Abnt - Nbr 12232 - Proteção Contra Incêndio Com Gás Carbônico (co2) em Transformadores E Reatores de Potência

Abnt - Nbr 12232 - Proteção Contra Incêndio Com Gás Carbônico (co2) em...

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MAI:2005 NBR 12232

Execução de sistemas fixos automáticos de proteção contra incêndio com gás carbônico (CO2) em transformadores e reatores de potência contendo óleo isolante

Origem: Projeto NBR 12232:2004 ABNT/CB-24 – Comitê Brasileiro de Segurança contra Incêndio

CE-24.301.04 – Comissão de Estudo de Proteção contra incêndio em Instalações de Geração e Transmissão de Energia Elétrica

NBR 12232:2004 – Carbon dioxide total flooding system for transformer shunt reactor protection – Procedure

Descriptors: Fire. Substation. Safety. Gas. Fire protection. Válida a partir de X

Palavras-chave: Incêndio.Transformador.Reator. Gás. Segurança. Proteção contra incêndio.

12 páginas

Sumário

Prefácio Introdução 1 Objetivo 2 Referências normativas 3 Definições, símbolos e abreviaturas 4 Requisitos gerais 5 Requisitos específicos 6 Ensaios ANEXO A Dimensionamento da tubulação e orifícios

Prefácio

A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).

Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Nacional entre os associados da ABNT e demais interessados.

Esta Norma contém o anexo A de caráter normativo.

Introdução

Nos últimos anos o ABNT/CB-24 recebeu sugestões no sentido de atualizar o conjunto das NBR 13231:1994, NBR 8222: 1983, NBR 12232:1992 e NBR 8674:1984, em particular no que diz respeito aos seguintes aspectos:

a) adequar a formatação das normas para que possam ser melhor percebidas como fazendo parte de um conjunto e não como documentos isolados; b) atualizar as informações sobre todas as tecnologias disponíveis; c) colaborar para a consolidação de normas de âmbito internacional (IEC ou ISO) específica sobre o assunto. Na leitura do conjunto, a NBR 13231 é considerada a Norma principal, onde estão contemplados: a) os aspectos gerais e específicos da elaboração de projetos de implantação de instalações;

NBR 12232:2005 2 b) os aspectos gerais do projeto, instalação, manutenção e ensaios dos sistemas definidos na NBR 13231. Nas NBR 8222, NBR 12232 e NBR 8674 estão contemplados os aspectos específicos de cada tipo de sistema.

1 Objetivo

Esta Norma fixa os requisitos específicos mínimos exigíveis para o projeto, instalação, manutenção e ensaios de sistemas fixos automáticos de CO2, por inundação total, com suprimento de gás em alta pressão, para proteção de transformadores e reatores de potência, por abafamento.

NOTA: Incêndio em óleo isolante é considerado fogo de superfície, portanto a aplicação de CO2 não se restringe a sistemas de inundação total, podendo ser realizada também pelo método de aplicação local.

Esta Norma se aplica apenas aos transformadores e reatores de potência imersos em óleo isolante e abrigados, isto é, instalados em ambientes fechados, observadas as prescrições da NFPA-70

Os requisitos gerais para a elaboração de projetos de implantação de instalações estão descritos na NBR 13231.

2 Referências normativas

As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita à revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.

NBR 6493:1994 - Emprego de cores fundamentais para identificação de tubulações – Procedimento NBR 12176:1999 - Cilindros para gases NBR 12639:1992 - Cilindros de aço-carbono sem costura, para armazenamento de gases de alta-pressão – Especificação NBR 13231:2005 - Proteção contra incêndio em subestações elétricas de geração, transmissão e distribuição ANSI B.31.1:1977 - Power piping ASTM A106/A106M-04: b - Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service NFPA 70:2002 - National Electric Code As demais referências normativas citadas neste texto estão listadas na seção 2 da NBR 13231.

3 Definições, símbolos e abreviaturas As definições, símbolos e abreviaturas adotadas nesta Norma são as descritas na seção 3 da NBR 13231.

4 Requisitos gerais 4.1 Para os casos não cobertos por esta Norma, devem ser obedecidas as exigências das NFPA-12 e NBR 9441. 4.2 Condições gerais de utilização

4.2.1 O sistema fixo automático de CO2, tipo inundação total ou aplicação local, deve ser utilizado dentro dos limites especificados nesta Norma.

4.2.2 O sistema deve ser operável automaticamente (provido de meios para operação manual remota e/ou local). Na condição de operação automática, a atuação do sistema deve sofrer um retardo programado de 30 s a 60 s em relação à atuação da rede de detecção, por motivos de segurança pessoal.

4.2.3 Devem ser previstos meios para rápido abandono do pessoal dos ambientes protegidos com CO2. Em todas as portas destes ambientes, devem ser fixadas externamente placas de sinalização de advertência para o risco, com os seguintes dizeres: “ATENÇÃO – AMBIENTE PROTEGIDO COM CO2 – AO ALARME, ABANDONE O RECINTO”.

4.2.4 Quando houver a possibilidade de dois ou mais riscos estarem sujeitos a um incêndio simultaneamente, em face da sua proximidade e/ou interligação, cada um deles deve ser protegido por um sistema de CO2.

4.2.5 O ambiente que contém o equipamento protegido deve ser o mais fechado possível. As aberturas devem restringir-se ao mínimo, sendo localizadas de preferência no teto, ou próximas a ele, e providas de dispositivos de fechamento automático.

compensar o vazamento (ver 5.1.4)

4.2.6 Quando o fechamento das aberturas for impraticável, deve ser prevista uma quantidade adicional de CO2 para

4.2.7 Se o ambiente protegido se comunicar, através de aberturas que não podem ser fechadas, com outros ambientes onde há risco potencial de incêndio, estes também devem ser protegidos.

4.2.8 Portas e janelas devem ser de preferência de fechamento automático, atuadas antes do início da descarga do gás. As portas de acesso aos ambientes protegidos devem possuir os acessórios necessários para sua abertura manual.

especificadas na NBR 13231

4.2.9 As distâncias elétricas entre as partes do sistema e as partes energizadas não devem ser menores que as 4.3 Condições gerais de projeto

4.3.1 A quantidade de CO2 deve ser calculada conforme 5.1

4.3.2 O dimensionamento da tubulação deve ser feito com base na vazão requerida em cada difusor, dentro dos requisitos de pressão residual de projeto, sendo que a pressão mínima no difusor mais desfavorável deve ser 21,1 kgf/cm2 (300 psi), de modo a evitar o congelamento de CO2 no interior dos tubos (ver anexo A).

4.3.3 A seleção dos orifícios equivalentes dos difusores deve ser baseada na vazão e na pressão residual em cada difusor (ver anexo A).

4.3.4 Para efeito de cálculo das perdas de carga, a pressão inicial a ser considerada deve ser a pressão média no interior do cilindro durante o escoamento da fase líquida de CO2. Para a temperatura de armazenamento de 21ºC, esta pressão é igual a 5,2 MPa (52,7kgf/cm2). A pressão residual de projeto disponível nos difusores, à temperatura de armazenamento de

21ºC, não deve ser menor que 2,1 MPa (21,1 kgf/cm2 ).

4.3.5 Os difusores selecionados devem constar em listagens confiáveis, onde são estabelecidos os seus parâmetros principais. O código de furação deve estar puncionado em seu corpo e registrado no projeto executivo.

4.3.6 Quando o ambiente, pelas suas características construtivas, for muito estanque, com paredes não resistentes à pressão de CO2 descarregado dele, deve ser prevista uma abertura para alívio desta pressão. A área da abertura deve ser calculada pela equação:

Onde: A é a área livre de abertura, em metros quadrados;

D é a vazão de projeto de descarga de CO2 , em quilogramas por hora; P é a pressão admissível nas paredes do recinto, em megapascals.

5 Requisitos específicos.

5.1 Cálculo de quantidade requerida de CO2

5.1.1 A quantidade de CO2 deve ser calculada de modo a assegurar concentração mínima de 50% (concentração de projeto) no ambiente inundado.

5.1.2 O tempo mínimo de retenção da concentração de CO2 no ambiente inundado deve ser de 60 s. O tempo máximo de descarga para atingir a concentração de projeto deve ser de 60 s, para sistemas de inundação total e 30 s para sistemas de aplicação total.

5.1.3 A quantidade básica requerida de CO2 deve ser calculada pela fórmula:

Onde:

Qb é a quantidade básica requerida de CO2 em quilogramas; Va é o volume do ambiente inundado, em metros cúbicos; Fi é o fator de inundação em quilogramas por centimetro cúbico conforme a tabela 1.

5.1.4 No caso de aberturas que não podem ser fechadas (ver 4.2.6), a quantidade de CO2 a ser adicionada à quantidade básica requerida deve ser calculada pela fórmula:

Qa é a quantidade adicional de CO2 , em quilogramas; Te é a vazão de escape (vazamento) de CO2 através de cada abertura, em quilogramas por minuto t é o tempo de descarga da quantidade básica de CO2 igual a 1 min.

NBR 12232:2005 4

mínima 40%

Tabela 1 - Fator de inundação para riscos de incêndio do tipo de superfície, para concentração

Fator de inundação Volume do ambiente protegido

Quantidade mínima de CO2 a ser descarregada no

ambiente kg

Até 3,96 3,97 - 14,15 14,16 - 45,28 45,29 - 127,35 127,36 - 1415,0 mais de 1415,0

0,72 0,78 0,83 0,93 1,04 1,15

1,38 1,28 1,21 1,08 0,96 0,92

- 4,5 15,1 45,4 113,5 1135,0

5.1.4.1 A vazão de escape de CO2 através de cada abertura deve ser calculada pela fórmula:

59,5

Onde:

C é a fração de concentração de CO2 ; p1 é a massa específica da fase gasosa do CO2 , em quilogramas por metros cúbicos; p2 é a massa específica da atmosfera do recinto , em quilogramas por metros cúbicos; p3 é a massa específica da atmosfera externa, em quilogramas por metros cúbicos; A é a área de abertura, em metros quadrados com coeficiente de vazão incluído; g é a aceleração da gravidade igual a 9,81 m/s2 ; h é a altura estática entre a linha de centro no campo da abertura e o teto do recinto, em metros.

5.2 Suprimento de CO2

5.2.1 O CO2 utilizado deve ser isento de contaminantes que possam causar corrosão nos materiais do sistema ou do equipamento protegido, ou interferir com a descarga através dos orifícios dos difusores, e apresentar as seguintes características:

a) a fase gasosa deve conter no mínimo 9,5% de CO2 e não deve apresentar odor ou sabor; b) o teor de água na fase líquida não deve ser maior que 100 p.p.m em massa (ponto de orvalho 34ºC); c) o teor de óleo não deve ser maior que 10 p.p.m em massa.

5.2.2 O CO2 deve ficar armazenado em cilindros recarregáveis, fabricados segundo a NBR 12639, constituindo uma bateria, e pressurizados a uma pressão nominal de 5,9 MPa man (60 kgf/ cm2) a 21ºC.

5.2.3 Cada válvula de cilindro deve ser provida de dispositivo de segurança do tipo de disco de ruptura, dimensionado para romper-se a uma pressão entre 16,5 MPa man e 20,7 MPa man (168 kgf/cm2 man e 211 kgf/ cm2 man)

5.2.4 A temperatura ambiente de armazenamento deve ser dentro dos seguintes limites: máxima 54ºC; mínima 0ºC.

5.2.5 A quantidade de CO2 da bateria deve ser suficiente para atender a qualquer equipamento protegido ou qualquer grupo de equipamentos protegidos simultaneamente. No caso de utilização de bateria reserva, esta deve ter a mesma capacidade da bateria principal.

5.2.6 Ambas as baterias, principal e reserva, devem estar permanentemente conectadas ao sistema, de forma a serem facilmente comutadas. O sistema deve ser projetado de forma que não haja a possibilidade de descontinuidade na disponibilidade de gás.

5.2.7 Em sistemas que utilizam cilindros-piloto, cada bateria constituída de mais de três cilindros deve ser provida de no mínimo dois cilindros-piloto.

5.2.8 As baterias devem estar localizadas o mais próximo possível do equipamento protegido, mas de modo a não ficarem expostas diretamente ao fogo ou à explosão, em caso de incêndio. Não devem também ficar expostas às intempéries ou sujeitas a danos mecânicos ou químicos.

5.2.9 Recomenda-se a instalação de um dispositivo odorizador de CO2 , de modo a permitir que eventuais vazamentos do gás para o ambiente sejam detectados através do referido dispositivo.

5.2.10 Os cilindros devem ser montados sobre suportes, projetados de forma que cada um dos cilindros possa ser pesado separadamente.

5.3 Componentes do sistema 5.3.1 Tubulação

5.3.1.1 A tubulação dos ramais de distribuição não deve ter seu caminhamento por cima do equipamento protegido, devendo ser observadas no projeto as distâncias elétricas exigidas (ver 4.2.9).

5.3.1.2 Quando eletrodutos da rede de detectores passarem por cima do equipamento protegido os seus suportes devem ser aparafusados e/ou simplesmente apoiados à carcaça do equipamento.

NOTA: Não se admite a fixação por solda.

5.3.1.3 A tubulação e os acessórios devem ser de material metálico, resistente às condições esperadas de altas pressões e temperaturas. Tubulação e acessórios devem ser, preferencialmente, zincados ou galvanizados.

5.3.1.4 A tubulação e os acessórios devem ser fabricados de acordo com as prescrições da ANSI B.31.10 e ASTM A106 Schedule 40, para tubos até ¾ “, e Schedule 80, para diâmetros maiores. Devem ser especificados para pressão de ruptura de 34,5 MPa (351,5 kg/cm2) e para resistir a bruscas variações de temperatura e pressão.

5.3.1.5 O diâmetro das tubulações deve ser tal que:

a) permita correta distribuição dos esforços dinâmicos dos ramais de distribuição, devido à velocidade de escoamento do gás; b) a perda de carga máxima do sistema permita pressão suficiente para atender à descarga dos difusores de CO2.

5.3.1.6 Em sistemas onde o arranjo de tubulações e equipamentos origina a existência de seções tubulares fechadas, devem ser previstos dispositivos de alívio de pressão dimensionados para operar a pressões entre 16,5MPa man e 20,7MPa man (168,5 kgf/cm2 man e 211 kgf/cm2 man).

5.3.1.7 Toda a tubulação deve ser diretamente aterrada na malha de terra.

5.3.1.8 Os suportes devem ser dimensionados e localizados de forma a permitirem a expansão e a contração da tubulação e esforços mecânicos devido a ondas de choque e vibrações a que estão sujeitos.

5.3.1.9 Toda a tubulação deve ser, de preferência, aparente, devendo ser evitadas tubulações embutidas e enterradas. 5.3.2 Válvulas

5.3.2.1 Todas as válvulas devem ser localizadas de modo a serem facilmente acessíveis para operação manual e para manutenção.

5.3.2.2 Todas as válvulas que controlam a liberação e a distribuição de CO2 devem ser providas de dispositivo manual para acionamento de emergência do sistema. Os dispositivos devem ser, de preferência, de acionamento mecânico.

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