(Parte 1 de 9)

Instrumentação

Fundamentos e Princípios de Segurança Intrínseca

FUNDAMENTOS E PRINCÍPIOS DE SEGURANÇA INTRÍNSECA @ SENAI – ES, 1999

Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão)

Coordenação GeralEvandro de Figueiredo Neto (CST) Robson Santos Cardoso (SENAI)

SupervisãoRosalvo Marcos Trazzi (CST) Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI)

ElaboraçãoAdalberto Luiz de Lima Oliveira (SENAI)

AprovaçãoWenceslau de Oliveira (CST)

Carlos Athico Prates (CST) Alexandre Kalil Hana (CST) Marcos Antônio Ribeiro Nogueira (CST)

SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial CTIIAF – Centro Técnico de Instrumentação Industrial Arivaldo Fontes Departamento Regional do Espírito Santo Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira – Vitória – ES CEP 29052-121 Telefone: (027) 334-5211 Telefax: (027) 334-5217

CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão Departamento de Recursos Humanos Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n Jardim Limoeiro – Serra – ES CEP 29160-972 Telefone: (027) 348-1286 Telefax: (027) 348-1077

1 – CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS01 1.1 – INTRODUÇÃO01

1.2 – DEFINIÇÕES01 1.2.1 – Atmosfera Explosiva02 1.2.2 – Controle Auto-Operado02 1.2.3 – Explosão02

1.3 – CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO AS NORMAS EUROPÉIAS02 1.3.1 – Classificação em Zonas02 1.3.2 – Classificação em Grupos04

1.4 – CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO AS NORMAS AMERICANAS04 1.4.1 – Classificação em Divisão04 1.4.2 – Classificação em Classes05 1.4.3 – Classificação em Grupos05

1.5 – COMPARAÇÃO ENTRE AS NORMAS EUROPÉIA E AMERICANA06 1.5.1 – Quanto aos Materiais06 1.5.2 – Quanto a Periodicidade06

1.6 – TEMPERATURA DE IGNIÇÃO ESPONTÂNEA07 1.6.1 – Temperatura de Superfície07

2 – MÉTODOS DE PROTEÇÃO08

2.1 – POSSIBILIDADE DE EXPLOSÃO08 2.1.1 – Métodos de Prevenção09

2.2 – À PROVA DE EXPLOSÃO10 2.2.1 – Características11 2.2.2 – Aplicações12

2.3 – PRESSURIZADO ( Ex p )13 2.4 – ENCAPSULADO ( Ex m )14 2.5 – IMERSO EM ÓLEO ( Ex o)14 2.6 – ENCHIMENTO DE AREIA ( Ex q )15 2.7 – SEGURANÇA INTRÍNSECA ( EX i )15 2.8 – SEGURANÇA AUMENTADA ( Ex e )16 2.9 – NÃO ASCENDÍVEL ( Ex n )16 2.10 – PROTEÇÃO ESPECIAL ( Ex s)17 2.1 – COMBINAÇÕES DAS PROTEÇÕES17 2.12 – APLICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PROTEÇÃO18

3 – SEGURANÇA INTRÍNSECA19

3.1 – ORIGEM19 3.1.1 – Energia de Ignição20 3.1.2 – Princípios Básicos21 3.1.3 – Energia Elétrica22

3.2 – LIMITADORES DE ENERGIA23 3.2.1 – Limite de Corrente23 3.2.2 – Limite de Tensão24 3.2.3 – Cálculo de Potência24 3.2.4 – Armazenadores de Energia25 3.2.5 – Elementos Armazenadores Controlados26 3.2.6 – À prova de Falhas27 3.2.7 – À Prova de Defeitos28 3.2.8 – Categorias de Proteção28 3.2.8.1 – Categoria “ia”28 3.2.8.2 – Categoria “ib”28 3.2.9 – Aterramento29 3.2.10 – Equipotencialidade dos Terras30 3.2.10.1 – Cálculo da Sobretensão31 3.2.1 – Isolação Galvânica32

4 – CERTIFICAÇÃO3

4.1 – PROCESSO DE CERTIFICAÇÃO33 4.1.1 – Certificado de Conformidade34

4.2 – MARCAÇÃO18

4.3 – A CERTIFICAÇÃO DA SEGURANÇA INTRÍNSECA36 4.3.1 – Equipamentos Simples36 4.3.2 – Equipamentos Intrinsecamente Seguros36 4.3.3 – Equipamentos Seguros Associados36

4.4 – PARAMETRIZAÇÃO37 4.4.1– Intrinsecamente Seguro37 4.4.2 – Intrinsecamente Seguro Associado38

4.5 – CONCEITO DE ENTIDADE38 4.5.1 – Aplicação de Entidade39 4.5.2 – Análise das Marcações40

4.6 – TEMPERATURA DE IGNIÇÕA ESPONTÂNEA41

5 – CABLAGEM DE EQUIPAMENTOS SI42 5.1 – REQUISITOS DE CONSTRUÇÃO42

5.2 – REQUISITOS DE INSTALAÇÃO42 5.2.1 – Canaletas Separadas42 5.2.2 – Canaletas Metálicas43 5.2.3 – Cabos Blindados43 5.2.4 – Amarração de Cabos44 5.2.5 – Separação Mecânica44 5.2.6 – Multicabos45

5.3 – MONTAGEM DE PAINÉIS45 5.3.1 – Cuidados na Montagem46 5.3.2 – Requisitos Gerais48 5.3.3 – Efeitos de Indução47

6 –APLICAÇÕES TÍPICAS47
6.1 – BARREIRAS ZENER47

6.1.1 – Contato Seco47 6.1.2 – Sensor de Proximidade48 6.1.3 – Solenóides e Sinalizadores49 6.1.4 – Transmissores de Corrente50 6.1.5 – Conversor Pneumático50 6.1.6 – Termopares51 6.1.7 – Termoresistências51

6.2 – ISOLADORES GALVÂNICOS52 6.2.1 – Repetidores Digitais52 6.2.2 – Monitor de Velocidade53 6.2.3 – Drives Digitais54 6.2.4 – Repetidores Analógicos55 6.2.4.1 – Smart Transmiter56 6.2.5 – Drives Analógicos56 6.2.6 – Termoresistências57 6.2.7 – Termopares58 6.2.8 – Outras Aplicações58

7 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS60 8 – ANEXO I – Temperatura de Ignição Espontânea de Substâncias62

9 – ANEXO I – Normas Técnicas67

1- CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS 1.1 – INTRODUÇÃO

Após a I Guerra Mundial, o uso de derivados de petróleo estimulou o aparecimento de plantas para extração, transformação e refino de substâncias químicas necessárias para o desenvolvimento tecnológico e industrial.

Nos processos industriais, surgiram áreas consideradas de risco, devido a presença de substâncias potencialmente explosivas, que confinavam a instrumentação à técnica pneumática, pois os instrumentos eletrônicos baseados na época 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), pode-se 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 a Segurança Intrínseca.

O objetivo desta apostila é explicar os princípios da técnica de proteção, baseada no controle de energia, presentes nos equipamentos com Segurança Intrínseca.

Entretanto antes de abordarmos os conceitos de Segurança Intrínseca faremos um breve resumo da classificação de áreas de risco segundo Normas Técnicas Européias e Americanas, além dos princípios das diversas formas de proteção para equipamentos elétricos. Ressaltamos que a identificação e a classificação das áreas de risco dentro das instalações, são normalmente executadas por profissionais altamente especializados nas áreas.

A seguir estão alguns termos utilizados na identificação e classificação das áreas de risco, potencialmente explosivas:

1.2.1- Atmosfera Explosiva

Em processos industriais, especialmente em petroquímicas e químicas, onde manipulam-se substâncias inflamáveis, podem ocorrer em determinadas áreas a mistura de gases, vapores ou poeiras inflamáveis com o ar que, em proporções adequadas, formam a atmosfera potencialmente explosiva.

1.2.2- Área Classificada

Pode-se entender como um local aberto ou fechado, onde existe a possibilidade de formação de uma atmosfera explosiva, podendo ser dividido em zonas de diferentes riscos, sem que haja nenhuma barreira física.

1.2.3- Explosão

Do ponto de vista da química, a oxidação, a combustão e a explosão são reações exotérmicas de diferentes velocidades de reação, sendo iniciadas por uma detonação ou ignição.

(Parte 1 de 9)

Comentários