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Proteção contra explosão

Proteção contra explosão Seleção de dispositivos de acordo com ATEX e IECEx: atmosferas explosivas podem ocorrer em quase todas as aplicações industriais. Para evitar explosões com segurança, os equipamentos elétricos em atmosferas potencialmente explosivas estão sujeitos a requisitos, diretrizes e padrões especiais. Nesta visão geral, você encontrará os critérios para selecionar o equipamento apropriado de acordo com a sua aplicação.

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Representação dos componentes para a formação de uma explosão

Componentes para formação uma explosão: substâncias combustíveis, oxigênio, fonte de ignição

Princípios da proteção contra explosão

Uma explosão é uma reação exotérmica com uma liberação repentina de uma grande quantidade de energia, resultando em uma forte onda de pressão.
Uma explosão ocorre quando um material inflamável, oxigênio e uma fonte de ignição estão presentes. Se um componente estiver faltando, a reação exotérmica não ocorrerá.

Existem várias medidas de proteção contra explosão para evitar explosões com segurança. Enquanto com a proteção primária contra explosões ____ a presença da atmosfera explosiva é evitada, com a proteção secundária contra explosões ____ uma explosão é evitada com segurança ao evitar construtivamente fontes de ignição eficazes. As fontes de ignição eficazes são, por exemplo, faíscas elétricas e superfícies quentes de equipamentos elétricos ou arcos elétricos, eletricidade estática etc. Dependendo da aplicação, há vários tipos de proteção contra ignição com diferentes princípios de proteção para proteção contra explosão secundária. Há também a proteção terciária contra explosão. Essas são medidas de projeto que reduzem as consequências de uma explosão a um nível aceitável.

Seleção de equipamentos para proteção contra explosão secundária

A visão geral a seguir se concentra na proteção contra explosão secundária. Ao selecionar o equipamento, de acordo com os tipos de proteção, o usuário deve analisar o tipo de perigo e a duração e frequência do perigo. O tipo de perigo se refere à consideração da fonte de ignição de acordo com a temperatura de ignição e a energia de ignição. No caso da duração e da frequência do perigo, é estabelecida a relação de divisão por zonas, bem como a categoria do equipamento e o nível de proteção do dispositivo.

Natureza do perigo

Superfícies quentes

A ignição da atmosfera explosiva pode ser evitada se a temperatura da superfície do equipamento for menor do que a temperatura de ignição da substância circundante.

Ir para as classes de temperatura

Faíscas/energias

A ignição da atmosfera potencialmente explosiva é evitada se a energia de ignição do equipamento for menor do que a energia mínima de ignição da substância circundante.

Ir para os grupos

Classes de temperatura Fonte de ignição: superfície quente

Os equipamentos para uso em atmosferas potencialmente explosivas (gases) do Grupo II são divididos em classes de temperatura (T1 - T6), que indicam a temperatura máxima da superfície do equipamento que pode ocorrer. A temperatura da superfície se aplica a todas as partes de um
equipamentos elétrico que possam entrar em contato com a mistura de gases explosivos.
Um equipamento só pode ser usado se a temperatura atribuída à classe de temperatura for menor que a temperatura de ignição da mistura de gás. Os equipamentos marcados com uma classe de temperatura mais alta, ou seja, temperatura de superfície mais baixa, também podem ser usados com misturas de gás com uma temperatura de ignição mais alta. Portanto, um equipamento com identificação T6 pode ser usado para todos os gases.

Para poeiras, não é feita distinção entre as classes de temperatura (T1 - T6). Os equipamentos do Grupo III (poeiras) são marcadas com uma temperatura máxima de superfície. Depósitos adicionais de poeira devem ser levados em conta. Você pode saber mais sobre os limites de temperatura na base de proteção contra explosão (consulte o download).

	Temperatura máxima da superfície em °C	Faixa de temperatura de ignição em °C	Exemplos
Classe de temperatura
T1	450	> 450	Monóxido de carbono, metano, hidrogênio
T2	300	> 300 ... ≤ 450	Acetileno, butano, etileno
T3	200	> 200 ... ≤ 300	Gasolina, sulfeto de hidrogênio, ciclohexano
T4	135	> 135 ... ≤ 200	Acetaldeído, éter dietílico (nenhuma outra substância)
T5	100	> 100 ... ≤ 135	Nenhuma substância
T6	85	> 85 ... ≤ 100	Dissulfeto de carbono

Grupos de acordo com as energias de ignição Fonte de ignição: faíscas (energia)

Os equipamentos para uso em atmosferas potencialmente explosivas dos Grupos II (gases) e III (poeira) são divididos em grupos (IIA-IIC, IIIA-IIIC) que indicam a energia máxima de ignição do equipamento.
Um equipamento só pode ser usado se a energia máxima de ignição do equipamento for menor do que a energia mínima de ignição da substância (mistura de gás ou poeira). Um equipamento com identificação IIC pode ser usado para todos os gases e um equipamento com identificação IIIC pode ser usado para todos os pós.

Os gases são mais explosivos do que as poeiras, por exemplo, os equipamentos com IIB são adequados para IIIC.

	Energia de ignição necessária	Perigosidade das substâncias	Exemplos de substâncias
Grupo
IIA	+++	+	Acetona, etano, amônia, monóxido de carbono. Propano, butano, gasolina, combustível diesel, acetaldeído
IIB	++	++	Metano, etileno, éter etílico, álcool etílico, sulfeto de hidrogênio
IIC	+	+++	Hidrogênio, acetileno, dissulfeto de carbono

IIIA	+++	+	Fiapos inflamáveis, por exemplo, fibras de algodão
IIIB	++	++	Poeira não condutora, por exemplo, farinha, madeira
IIIC	+	+++	Poeira condutora, por exemplo, poeira de alumínio

Duração e frequência do perigo

Representação gráfica das três zonas de proteção contra explosão

Divisão de zonas

As atmosferas potencialmente explosivas são atribuídas a zonas padronizadas, que são divididas em duas áreas: áreas de risco de explosão de gás e áreas de risco de explosão de poeira

Ir para a divisão de zonas

Categoria do equipamento / nível de proteção do dispositivo

A categoria do equipamento ou o nível de proteção do dispositivo faz uma declaração sobre a segurança do equipamento com relação à proteção contra explosão.

Para a categoria do equipamento/para o nível de proteção do dispositivo

Divisão de zonas

A divisão por zonas é de responsabilidade do operador da instalação. Na Europa, ela é regulamentada pela diretriz ATEX 1999/92/EC (Diretriz do operador). Além disso, o operador também deve cumprir os requisitos da norma IEC/EN 60079-10.

Divisão de zonas (gases)

Zona 0:
Área, na qual existe uma atmosfera potencialmente explosiva, constituída de mistura de materiais inflamáveis na forma de gás, vapor ou névoa com ar permanentemente ou por longos períodos ou com frequência
Zona 1:
Área, na qual, com operação normal, se deve contar com a ocorrência de uma atmosfera potencialmente explosiva, constituída de mistura de materiais inflamáveis na forma de gás, vapor ou névoa com ar
Zona 2:
Área, na qual, *com operação normal, não se deve contar com a ocorrência de uma atmosfera potencialmente explosiva, constituída de mistura de materiais inflamáveis na forma de gás, vapor ou névoa com ar, se ocorrer, persistirá apenas por um curto período

Exemplos de desenho de divisão de zonas em uma aplicação de gás

Zona 1

Área, na qual se deve contar com a ocorrência de uma atmosfera potencialmente explosiva, existente ocasionalmente, com funcionamento normal. Aqui se inclui o ambiente próximo à zona 0, bem como áreas adjacentes aos equipamentos de abastecimento e esvaziamento.

Zona 0

Área, na qual existe atmosfera de gases potencialmente explosiva de forma permanente ou por muito tempo. Em regra, estas condições existem no interior de reservatórios, tubulações, aparelhos e tanques.

Zona 2

Área, na qual não se deve contar com a ocorrência de uma atmosfera potencialmente explosiva, com funcionamento normal. E, se isso ocorrer, será apenas raramente e por pouco tempo.

Divisão de zonas (poeiras)

Zona 20:
Área na qual existe uma atmosfera potencialmente explosiva na forma de névoa de poeira combustível no ar, existente de forma permanente, por muito tempo ou frequentemente.
Zona 21:
Área na qual, com operação normal, se deve contar com a ocorrência de uma atmosfera potencialmente explosiva, na forma de névoa de poeira combustível no ar*, que surge ocasionalmente*
Zona 22:
Área na qual, com operação normal, não se deve contar com a ocorrência de uma atmosfera potencialmente explosiva, na forma de névoa de poeira combustível no ar, se ocorrer, persistirá apenas por um curto período

Categorias de equipamento ou nível de proteção do dispositivo

As categorias de equipamento e o nível de proteção do dispositivo descrevem a segurança ou o nível de proteção do dispositivo. O equipamento adequado para cada zona é mostrado na diretriz ATEX 2014/34/UE por meio da categoria do equipamento (categorias 1, 2, 3). Na norma IEC/EN 60079-0, a capacidade de uso dos equipamentos para as respectivas zonas é descrita por meio do nível de proteção do dispositivo (EPL: a, b, c). O G significa "Gas" (gás) e o D significa "Dust" (poeira) na identificação da categoria do aparelho, bem como no nível de proteção do dispositivo. Por exemplo, no setor de gás, um equipamento com a identificação 1G e Ga, ou seja, com um nível de segurança e proteção muito alto, é adequado para a zona de risco 0 e, portanto, também para todas as outras zonas de gás. De forma construtiva, esse equipamento foi projetado para ser segura mesmo no caso de duas falhas independentes.

	Nível de segurança ou proteção	Categoria de equipamento ATEX DIRETRIZ 2014/34/UE	Nível de proteção do dispositivo (EPL) Norma IEC/EN 60079-0
Divisão de zonas
DIRETRIZ 1999/92/CE
Zonas de gás
Zona 0	Muito alto - com duas falhas independentes, o equipamento ainda é seguro	1G	Ga
Zona 1	Alto - no caso de uma falha independente, o equipamento ainda é seguro	2G	Gb
Zona 2	Normal - sem segurança de erro	3G	Gc
Zonas de poeira
Zona 20	Muito alto - com duas falhas independentes, o equipamento ainda é seguro	1D	Da
Zona 21	Alto - no caso de uma falha independente, o equipamento ainda é seguro	2D	Db
Zona 22	Normal - sem segurança de erro	3D	Dc

Identificação de produtos Ex

Na Europa, além da identificação de acordo com a norma IEC/EN 60079-0, deve haver uma identificação de acordo com a diretriz ATEX 2014/34/UE.

A diretriz ATEX exige que os equipamentos sejam divididos em grupos e categorias. O grupo de equipamentos I compreende instalações em mineração com perigo de gás de mina e/ou poeira. O grupo de equipamentos II inclui todas as outras áreas Ex fora da mineração, por exemplo, a indústria química, o processamento de petróleo e gás, poeiras explosivas em moinhos e silos, etc.

A identificação da série de normas IEC/EN 60079 inclui informações sobre o grau de proteção contra ignição, os grupos de gás e poeira, a classe de temperatura e o nível de proteção do dispositivo (EPL).

Identificação de equipamentos intrinsecamente seguros para uso em atmosferas gasosas

Identificação de equipamentos intrinsecamente seguros para uso em atmosferas com poeira

Identificação de equipamentos associados para uso em uma atmosfera gasosa

Exemplo de identificação de equipamento associado para uso em atmosferas com poeira

Ex.: Equipamento intrinsecamente seguro em atmosferas gasosas

ATEX

II - Grupo de equipamentos: I = Mineração | II = Todas as áreas explosivas fora da mineração
1 - Categoria do equipamento: 1 = adequado para zona 0/zona 20
G – Atmosfera: G = Gás

IEC/EN

i – Grau de proteção contra ignição: i = segurança intrínseca
a - Nível de proteção: a = adequado para zona 0/zona 20
II - Grupos: II = Gás
C - Subgrupos: C = Hidrogênio, acetileno, dissulfeto de carbono
T6 – Classe de temperatura: T6 = 85 °C
Ga - Nível de proteção do dispositivo: G = gás | a = adequado para a zona 0

Ex.: Equipamento intrinsecamente seguro em atmosferas de poeira

ATEX

II - Grupo de equipamentos: I = Mineração | II= Todas as áreas explosivas fora da mineração
1 - Categoria do equipamento: 1 = adequado para zona 0/zona 20
D – Atmosfera: D = Poeira

IEC/EN

i – Grau de proteção contra ignição: i = segurança intrínseca
a - Nível de proteção: a = adequado para zona 0/zona 20
III - Grupos: III = poeira
C - Subgrupos: C = Poeira condutora, por exemplo, poeira de alumínio
125 °C - temperatura máxima da superfície: 125 °C = temperatura máxima da superfície de 125 °C
Da - Nível de proteção do dispositivo: D = poeira, a = adequado para a zona 20

Ex.: Equipamento associado em atmosferas gasosas

ATEX

II - Grupo de equipamentos: I = Mineração | II = Todas as áreas explosivas fora da mineração
1 - Categoria do equipamento: 1 = adequado para zona 0/zona 20
( ) - Suporte: Equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal intrinsecamente seguro - fica na área segura, mas o circuito de corrente Ex i é roteado para a atmosfera potencialmente explosiva)
G – Atmosfera: G = Gás

IEC/EN

i – Grau de proteção contra ignição: i = segurança intrínseca
a - Nível de proteção: a = adequado para zona 0/zona 20
Ga - Nível de proteção do dispositivo: G = gás, a = adequado para a zona 0
[ ] - Suporte: Equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal intrinsecamente seguro - fica na área segura, mas o circuito de corrente Ex i é roteado para a atmosfera potencialmente explosiva)
II - Grupos: II = Gás
C - Subgrupos: C = Hidrogênio, acetileno, dissulfeto de carbono

Ex.: Equipamento associado em atmosferas com poeira

ATEX

II - Grupo de equipamentos: I = Mineração | II = Todas as áreas explosivas fora da mineração
1 - Categoria do equipamento: 1 = adequado para zona 0/zona 20
( ) - Suporte: Equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal intrinsecamente seguro - fica na área segura, mas o circuito de corrente Ex i é roteado para a atmosfera potencialmente explosiva)
D – Atmosfera: D = Poeira

IEC/EN

i – Grau de proteção contra ignição: i = segurança intrínseca
a - Nível de proteção: a = adequado para zona 0/zona 20
Da - Nível de proteção do dispositivo: D = poeira, a = adequado para a zona 20
[ ] - Suporte: Equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal intrinsecamente seguro - fica na área segura, mas o circuito de corrente Ex i é roteado para a atmosfera potencialmente explosiva)
III - Grupos: III = poeira
C - Subgrupos: C = Poeira condutora, por exemplo, poeira de alumínio

Tipos de proteção contra ignição (trechos) A ilustração a seguir explica um trecho dos tipos de proteção contra ignição.

Representação gráfica Ex d - caixa à prova de fogo

Representação gráfica de Ex e - segurança aumentada

Representação gráfica Ex p - compartimento pressurizado

Representação gráfica Ex m; Ex o; Ex q - Envasamento, encapsulamento em areia ou óleo

Representação gráfica Ex i - segurança intrínseca

Representação gráfica Ex n - grau de proteção contra ignição "n"

Encapsulamento à prova de pressão "d"

Princípio:
Possível fonte de ignição, explosão controlada com segurança

Conceito de proteção:
Construção de caixa sólida, testes de tipo

Área de aplicação:
Motores, dispositivos de comutação, eletrônica de potência

Segurança aumentada "e"

Princípio:
Exclusão segura de fontes de ignição

Conceito de proteção:
Nenhuma fonte de ignição operacional, exclusão de mau funcionamento por meio de medidas especiais

Área de aplicação:
Motores, transformadores, luminárias, terminais, caixa de barramento

Compartimento pressurizado "px" ou "py"

Princípio:
Conexão segura de atmosferas potencialmente explosivas

Conceito de proteção:
Mantenha a caixa sob sobrepressão com gás de proteção contra ignição

Área de aplicação:
Máquinas, motores, quadros de comando (eletrônicos)

Envasamento, encapsulamento em óleo e areia "m/o/q"

Princípio:
Fonte de ignição presente, mas controlada com segurança

Conceito de proteção:
Incorporação do material operacional em composto de fundição, óleo mineral ou areia

Área de aplicação:
Eletrônica, transformadores, condensadores, relés

Segurança intrínseca "i"

Princípio:
Possibilidade de faíscas ou efeitos térmicos, mas não inflamáveis

Conceito de proteção:
Limitação segura de energia levando em conta erros e efeitos de armazenamento de energia

Área de aplicação:
Tecnologia de medição, comando e regulagem, sensores, atuadores e instrumentação

Grau de proteção contra ignição "n"

Simplificação de todos os tipos de proteção contra ignição para os requisitos reduzidos da Zona 2/Zona 22. Não é necessário um certificado de exame UE de tipo. Existem os seguintes tipos de proteção contra ignição:

nA: equipamentos que não produzem faíscas (foi transferido para 60079-7 como Ex ec, mas ainda é válido)
nC: equipamentos que produzem faíscas ou equipamentos com contatos protegidos
nR: caixa à prova de vapores
nL: equipamentos com energia limitada (foi transferido para 60079-11 como Ex ic)
nZ: compartimento pressurizado simplificado (foi transferido para 60079-2 como Ex pzc)

Representação esquemática da segurança intrínseca da zona 0 até a zona segura

Ex i - segurança intrínseca

Para a tecnologia de medição, comando e regulagem em sistemas com atmosferas potencialmente explosivas, o grau de proteção contra ignição de segurança intrínseca (Ex i) se estabeleceu mundialmente.
O circuito de corrente intrinsecamente seguro geralmente é composto pelos seguintes componentes:

o equipamento intrinsecamente seguro, ou seja, um consumidor instalado na atmosfera potencialmente explosiva (por exemplo, um transmissor de temperatura Ex i)
o equipamento associado, sendo uma fonte instalada em uma atmosfera não potencialmente explosiva (isolador Ex i)
da linha de conexão (cabo).

O princípio de proteção do grau de proteção contra ignição Ex i baseia-se na limitação da energia conduzida para a área de risco e armazenada nela. A energia de uma possível faísca deve ser sempre menor do que a energia mínima de ignição da atmosfera explosiva circundante.
Para garantir que a respectiva interconexão não possa produzir faíscas inflamáveis e superfícies quentes, o usuário ou operador do sistema deve implementar e documentar a "Verificação de segurança intrínseca" de acordo com a norma EN/IEC 60079-11 e a norma do instalador EN/IEC 60079-14. Esse método oferece ao usuário a vantagem de que os dispositivos de campo Ex i e os isoladores Ex i podem ser selecionados e combinados independentemente do fabricante, de acordo com os requisitos específicos.

Diagrama de aplicação de segurança intrínseca da zona 0, passando pela zona 1 e zona 2, até a zona segura

Ao contrário de todos os outros tipos de proteção contra ignição, o Ex i, de acordo com a IEC/EN 60079-11, se refere não apenas a uma única peça do equipamento, mas também a todo o circuito de corrente intrinsecamente seguro.

Vantagens do grau de proteção contra ignição "Ex i - segurança intrínseca":

Conversões durante a operação
Mais econômico do que outros tipos de proteção contra ignição
Uso de equipamentos operacionais simples
Utilização na zona 0/zona 20

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Princípios da proteção contra explosão

O documento se destina a construtores e planejadores de instalações em atmosferas potencialmente explosivas. Ele diz respeito a normas, padrões e diretrizes internacionais. Os operadores de equipamentos elétricos em atmosferas potencialmente explosivas recebem informações sobre os critérios de proteção de explosão que suas instalações têm de cumprir. Além disso, você encontrará conhecimentos técnicos básicos sobre o Grupo I e o Grupo II, sobre zonas Ex, sobre tecnologia de instrumentação e sobre segurança funcional.

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