Proteção compacta contra explosões

Seleção de equipamento de acordo com ATEX e IECEx

As atmosferas potencialmente explosivas podem ocorrer em quase todas as aplicações industriais. Para evitar explosões com segurança, o equipamento elétrico em áreas com atmosferas potencialmente explosivas está sujeito a requisitos, diretivas e normas especiais. Neste resumo, pode encontrar os critérios para a seleção adequada de unidades de acordo com a sua aplicação.

Descarregar os princípios básicos da proteção Ex
Instalação química
Representação dos componentes para a ocorrência de uma explosão

Componentes para provocar uma explosão: substâncias combustíveis, oxigénio, fonte de ignição

Princípios da proteção contra explosão

Uma explosão é uma reação exotérmica com uma libertação súbita de uma grande quantidade de energia, resultando numa forte onda de pressão.
Uma explosão ocorre quando material inflamável, oxigénio e uma fonte de ignição estão presentes. Se faltar um componente, não há reação exotérmica.

Existem várias medidas de proteção contra explosões para evitar explosões com segurança. Enquanto que com a proteção primária contra explosões ____ se evita a presença da atmosfera potencialmente explosiva, com a proteção secundária contra explosões ____ previne-se uma explosão com segurança, evitando 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. Consoante a aplicação, existem vários tipos de proteção contra ignição com diferentes princípios de proteção para a proteção contra explosões secundárias. Existe também a proteção terciária contra explosões. Trata-se de medidas construtivas que reduzem as consequências de uma explosão para um nível aceitável.

Seleção de equipamentos para a proteção contra explosões secundária

O seguinte resumo centra-se na proteção contra explosões secundária. Ao selecionar o equipamento, de acordo com os tipos de proteção contra ignição, o utilizador tem de analisar o tipo de perigo e a duração e frequência do perigo. O tipo de perigo refere-se à consideração da fonte de ignição de acordo com a temperatura de ignição e a energia de ignição. Com a duração e frequência do perigo, é estabelecida a relação entre a zona, a categoria do equipamento e o nível de proteção do equipamento.

Classes de temperatura Fonte de ignição: superfície quente

Os equipamentos destinados à utilização em atmosferas potencialmente explosivas (gases) do Grupo II estão divididos em classes de temperatura (T1 - T6) que indicam a temperatura máxima possível da superfície do aparelho. Como temperatura de superfície entendem-se todas as partes de um equipamento
elétrico que possam entrar em contacto com a mistura de gases explosivos.
Um equipamento só pode ser utilizado, se a temperatura atribuída à classe de temperatura for inferior à temperatura de ignição da mistura de gases. Os equipamentos com uma classe de temperatura mais elevada, ou seja, uma temperatura de superfície mais baixa, também podem ser utilizados com misturas de gases com uma temperatura de ignição mais elevada. Por conseguinte, um equipamento com a identificação T6 pode ser utilizado para todos os gases.

Para as poeiras, não é feita qualquer distinção entre as classes de temperatura (T1 - T6). Os equipamentos do Grupo III (poeiras) estão identificados com uma temperatura máxima à superfície. Devem ser tidos em conta depósitos adicionais de poeiras. Pode obter mais informações sobre os limites de temperatura nos princípios básicos da proteção contra explosões (ver download).

Temperatura máxima da superfície em °C

Gama de temperaturas de ignição em °C

Exemplos

Classe de temperatura
T1 450 > 450 Monóxido de carbono, metano, hidrogénio
T2 300 > 300 ... ≤ 450 Acetileno, butano, etileno
T3 200 > 200 ... ≤ 300 Gasolina, sulfureto de hidrogénio, ciclo-hexano
T4 135 > 135 ... ≤ 200 Acetaldeído, éter dietílico (nenhuma outra substância)
T5 100 > 100 ... ≤ 135 Nenhuma substância
T6 85 > 85 ... ≤ 100 Dissulfureto de carbono

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

Os equipamentos destinados a serem utilizados em atmosferas potencialmente explosivas dos grupos II (gases) e III (poeiras) estão repartidos em grupos (IIA-IIC, IIIA-IIIC) que indicam a energia máxima de ignição do equipamento.
Um equipamento só pode ser utilizado se a energia máxima de ignição do equipamento for inferior à energia mínima de ignição da substância (gás ou mistura de poeiras). Podem ser utilizados um equipamento com a identificação IIC para todos os gases e uma unidade com a identificação IIIC para todas as poeiras.

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 tecidos

Grupo
IIA +++ + Acetona, etano, amoníaco, monóxido de carbono. Propano, butano, gasolina, gasóleo, acetaldeído
IIB ++ ++ Metano, etileno, éter etílico, álcool etílico, sulfureto de hidrogénio
IIC + +++ Hidrogénio, acetileno, dissulfureto de carbono
IIIA +++ + Fiapos inflamáveis, por exemplo, fibras de algodão
IIIB ++ ++ Poeiras não condutoras, por exemplo, farinha, madeira
IIIC + +++ Poeiras condutoras, por exemplo, poeiras de alumínio

Repartição em zonas (2)

Repartição em zonas (poeiras)

  • Zona 20:
    área onde existe, de forma permanente ou prolongada ou frequente, uma atmosfera potencialmente explosiva sob a forma de uma nuvem de poeira inflamável no ar.
  • Zona 21:
    área onde, ocasionalmente e em condições normais de funcionamento, é provável a ocorrência de uma atmosfera potencialmente explosiva sob a forma de uma nuvem de poeira inflamável no ar
  • Zona 22:
    área onde, em condições normais de funcionamento, não é provável a formação de uma atmosfera explosiva sob a forma de uma nuvem de poeira inflamável no ar, mas que, caso se verifique, persiste apenas durante um curto período de tempo
Exemplos gráficos de repartição em zonas numa aplicação de gás
Zona 1
Área em que é expetável a ocorrência ocasional de uma atmosfera de gases potencialmente explosiva durante a operação normal. Tal 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 prolongada. Por norma, estas condições existem no interior de reservatórios, condutas, aparelhos e tanques.
Zona 2
Área na qual não é expetável a ocorrência de uma atmosfera de gases potencialmente explosiva durante a operação normal. E, caso ocorra, será apenas raramente e por um curto período de tempo.

Categorias de equipamento ou nível de proteção do equipamento

As categorias de equipamento e o nível de proteção do equipamento descrevem o nível de segurança ou de proteção do equipamento. O equipamento adequado para cada zona é indicado na Diretiva ATEX 2014/34/UE através da categoria do equipamento (categorias 1, 2, 3). Na norma IEC/EN 60079-0, a capacidade de utilização dos equipamentos para as respetivas zonas é descrita através do nível de proteção do equipamento (EPL: a, b, c). G significa "Gas" (gás) e D significa "Dust" (poeira), quer na identificação da categoria do equipamento, quer no nível de proteção do equipamento. Por exemplo, no setor do gás, um equipamento com a identificação 1G e Ga, ou seja, com um nível de segurança e proteção muito elevado, é adequado para a perigosa zona 0 e, portanto, também para todas as outras zonas de gás. Na sua construção, este equipamento foi concebido para ser seguro mesmo caso ocorram duas falhas independentes.

Nível de segurança ou de proteção

Categoria de equipamentos

ATEX RL 2014/34/UE

Nível de proteção do equipamento (EPL)

Norma IEC/EN 60079-0

Repartição em zonas
DIRETIVA 1999/92/CE
Zonas de gás
Zona 0 Muito elevado - com duas falhas independentes, o equipamento continua a ser seguro 1G Ga
Zona 1 Alto - em caso de uma falha independente, o equipamento continua a ser seguro 2G Gb
Zona 2 Normal - sem segurança contra falhas 3G Gc
Zonas de poeira
Zona 20 Muito elevado - com duas falhas independentes, o equipamento continua a ser seguro 1D Da
Zona 21 Alto - em caso de uma falha independente, o equipamento continua a ser seguro 2D Db
Zona 22 Normal - sem segurança contra falhas 3D Dc

Identificação de produtos Ex

Na Europa, para além da identificação de acordo com a norma IEC/EN 60079-0, deve existir uma marcação de acordo com a Diretiva ATEX 2014/EU/34.

A diretiva ATEX exige que o equipamento seja repartido em grupos e categorias. O grupo de equipamentos I inclui instalações em minas com risco de gases e/ou poeiras de minas. O grupo de equipamentos II inclui todas as outras áreas fora do setor mineiro, por exemplo, a indústria química, o processamento de petróleo e gás, as poeiras explosivas em moinhos e silos, etc.

A identificação da série de normas IEC/EN 60079 inclui informações sobre o tipo de proteção contra ignição, os grupos de gases e poeiras, a classe de temperatura e o nível de proteção do equipamento (EPL).

Identificação de equipamento com segurança intrínseca para utilização em atmosferas gasosas
Identificação de equipamento com segurança intrínseca para utilização em atmosferas poeirentas
Identificação de um equipamento associado para utilização numa atmosfera gasosa
Exemplo de identificação do equipamento associado para utilização em atmosferas poeirentas
Identificação de equipamento com segurança intrínseca para utilização em atmosferas gasosas

ATEX

II – Grupo de equipamentos: I = Minas | II = Todas as áreas com atmosferas potencialmente explosivas fora das minas
1 – Categoria de equipamentos: 1 = Adequado para zona 0/zona 20
G – Atmosfera: G = Gás

IEC/EN

i – Tipo 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 = hidrogénio, acetileno, dissulfureto de carbono
T6 – Classe de temperatura: T6 = 85 °C
Ga – Nível de proteção do equipamento: G = Gás | a = Adequado para zona 0

Identificação de equipamento com segurança intrínseca para utilização em atmosferas poeirentas

ATEX

II – Grupo de equipamentos: I = Minas | II = Todas as áreas com atmosferas potencialmente explosivas fora das minas
1 – Categoria de equipamentos: 1 = Adequado para zona 0/zona 20
D - Atmosfera: D = Poeira

IEC/EN

i – Tipo de proteção contra ignição: i = Segurança intrínseca
a – Nível de proteção: a = Adequado para zona 0/zona 20
III – Grupos: III = Poeiras
C – Subgrupos: C = Poeiras condutoras, por exemplo, poeiras de alumínio
125 °C - Temperatura máxima da superfície: 125 °C = Temperatura máxima da superfície de 125 °C
Da – Nível de proteção do equipamento: D = Poeira, a = Adequado para zona 20

Identificação de um equipamento associado para utilização numa atmosfera gasosa

ATEX

II – Grupo de equipamentos: I = Minas | II = Todas as áreas com atmosferas potencialmente explosivas fora das minas
1 - Categoria de equipamentos: 1 = Adequado para zona 0/zona 20
( ) - Suporte: equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal com segurança intrínseca – encontra-se na área segura, mas o circuito com segurança intrínseca é encaminhado para a área com atmosfera potencialmente explosiva)
G – Atmosfera: G = Gás

IEC/EN

i – Tipo de proteção contra ignição: i = Segurança intrínseca
a – Nível de proteção: a = Adequado para zona 0/zona 20
Ga – Nível de proteção do equipamento: G = Gás, a = Adequado para zona 0
[ ] – Suporte: equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal com segurança intrínseca – encontra-se na área segura, mas o circuito com segurança intrínseca é encaminhado para a área com atmosfera potencialmente explosiva)
II – Grupos: II = Gás
C – Subgrupos: C = hidrogénio, acetileno, dissulfureto de carbono

Exemplo de identificação do equipamento associado para utilização em atmosferas poeirentas

ATEX

II – Grupo de equipamentos: I = Minas | II = Todas as áreas com atmosferas potencialmente explosivas fora das minas
1 – Categoria de equipamentos: 1 = Adequado para zona 0/zona 20
( ) - Suporte: equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal com segurança intrínseca – encontra-se na área segura, mas o circuito com segurança intrínseca é encaminhado para a área com atmosfera potencialmente explosiva)
D - Atmosfera: D = Poeira

IEC/EN

i – Tipo de proteção contra ignição: i = Segurança intrínseca
a – Nível de proteção: a = Adequado para zona 0/zona 20
Da – Nível de proteção do equipamento: D = Poeira, a = Adequado para zona 20
[ ] – Suporte: equipamento associado (por exemplo, um condicionador de sinal com segurança intrínseca – encontra-se na área segura, mas o circuito com segurança intrínseca é encaminhado para a área com atmosfera potencialmente explosiva)
III – Grupos: III = Poeiras
C – Subgrupos: C = Poeiras condutoras, por exemplo, poeiras de alumínio

Tipos de proteção contra ignição (excerto) A seguinte ilustração explica um excerto dos tipos de proteção contra ignição.

Representação gráfica encapsulamento à prova de pressão – invólucro resistente ao fogo
Representação gráfica de Ex e – segurança elevada
Representação gráfica Ex p – encapsulamento pressurizado
Representação gráfica Ex m; Ex o; Ex q - encapsulamento em vaso, areia ou imersão em óleo
Representação gráfica segurança intrínseca – segurança intrínseca
Representação gráfica Ex n - tipo de proteção contra ignição "n"
Representação gráfica encapsulamento à prova de pressão – invólucro resistente ao fogo

Princípio:
fonte de ignição possível, explosão controlada com segurança

Conceito de proteção:
invólucro de construção sólida, ensaios de tipo

Área de aplicação:
motores, comutadores, eletrónica de potência

Representação gráfica de Ex e – segurança elevada

Princípio:
exclusão segura de fontes de ignição

Conceito de proteção:
ausência de fontes de ignição operacionais, exclusão de avarias através de medidas especiais

Área de aplicação:
motores, transformadores, luminárias, bornes, caixa de barramento

Representação gráfica Ex p – encapsulamento pressurizado

Princípio:
exclusão segura de atmosferas explosivas

Conceito de proteção:
manter o invólucro sob sobrepressão com gás de proteção contra ignição

Área de aplicação:
máquinas, motores, quadros de comando (sistema eletrónico)

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

Princípio:
fonte de ignição presente, mas controlada com segurança

Conceito de proteção:
envolvimento do equipamento em massa de envasamento, óleo mineral ou areia

Área de aplicação:
sistema eletrónico, transformadores, condensadores, relés

Representação gráfica segurança intrínseca – segurança intrínseca

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

Conceito de proteção:
limitação segura da energia tendo em conta os erros e os efeitos do armazenamento de energia

Área de aplicação:
tecnologia de medição, controlo e regulação sensores, atuadores, instrumentação

Representação gráfica Ex n - tipo 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 CE de tipo. Estão disponíveis os seguintes tipos de proteção contra ignição:

  • nA: equipamento anti-faísca (definido em 60079-7 como Ex ec, mas é ainda válido)
  • nC: equipamentos que produzem faíscas ou equipamentos com contactos protegidos
  • nR: invólucro à prova de vapor
  • nL: equipamento com energia limitada (definido em 60079-11 como Ex ic)
  • nZ: invólucro com encapsulamento pressurizado (definido em 60079-2 como Ex pzc)

Representação esquemática da segurança intrínseca desde a zona 0 até à zona de segurança

Ex i – segurança intrínseca

Para a tecnologia de medição, controlo e regulação em sistemas com atmosferas potencialmente explosivas, o tipo de proteção contra ignição de segurança intrínseca (Ex i) é reconhecido em todo o mundo. 
O circuito de segurança intrínseca é normalmente composto pelos seguintes componentes:

  • o equipamento intrinsecamente seguro, ou seja, um consumidor instalado na área com atmosfera potencialmente explosiva (por exemplo, um transmissor de temperatura com segurança intrínseca)
  • o equipamento associado, quando se trata de uma fonte instalada numa área sem atmosfera potencialmente explosiva (isolador com segurança intrínseca)
  • a linha de ligação (cabo).

O princípio de proteção do tipo de proteção contra ignição com segurança intrínseca tem como base a limitação da energia conduzida para a área com atmosfera potencialmente explosiva e aí armazenada. A energia de uma eventual faísca deve ser sempre inferior à energia mínima de ignição da atmosfera potencialmente explosiva circundante.
Para garantir que a respetiva interligação não pode produzir faíscas inflamáveis e superfícies quentes, o utilizador ou o operador do sistema deve implementar e documentar a "Verificação da Segurança Intrínseca" de acordo com a norma EN/IEC 60079-11 e a norma de instalação EN/IEC 60079-14. Este método oferece ao utilizador a vantagem de os equipamentos de campo com segurança intrínseca e os isoladores com segurança intrínseca poderem ser selecionados e combinados de acordo com os requisitos específicos, independentemente do fabricante.

Diagrama de aplicação de segurança intrínseca desde a zona 0, à zona 1 e zona 2, até à zona de segurança

Ao contrário de todos os outros tipos de proteção contra ignição, a segurança intrínseca de acordo com a IEC/EN 60079-11 refere-se não só a uma única peça de equipamento, mas também a todo o circuito de segurança intrínseca.

Vantagens do tipo de proteção contra ignição "Ex i – segurança intrínseca":

  • Conversões durante o funcionamento
  • Mais económica do que outros tipos de proteção contra ignição
  • Utilização de equipamentos operacionais simples
  • Utilização em zona 0/zona 20
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Princípios da proteção contra explosão
O documento destina-se a construtores e planificadores de sistemas em áreas com atmosferas potencialmente explosivas. Aborda normas, padrões e diretivas internacionais. Os operadores de equipamentos elétricos em áreas com atmosferas potencialmente explosivas obtêm informações sobre que critérios de proteção contra explosões devem cumprir nos seus sistemas. Além disso, podem obter conhecimentos técnicos básicos sobre o Grupo I e o Grupo II, sobre as zonas Ex, sobre a tecnologia MCR e sobre a segurança funcional.
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