Em ambientes industriais com atmosferas potencialmente explosivas, como indústrias químicas, petroquímicas, de petróleo e gás, a segurança operacional é crucial. Uma das principais estratégias para garantir essa segurança é a adoção de sistemas, equipamentos e práticas baseadas no conceito de Segurança Intrínseca.
Este blog post tem como objetivo apresentar de forma clara e didática os fundamentos da segurança intrínseca, suas normas de referência, os princípios de funcionamento, os dispositivos envolvidos, suas aplicações industriais e as boas práticas exigidas para a conformidade com os requisitos legais e técnicos.
O que é Segurança Intrínseca (Ex i)?
A Segurança Intrínseca (também conhecida pelo termo “Ex i”) é um conceito de proteção utilizado em equipamentos elétricos e eletrônicos destinados a operar em áreas classificadas, ou seja, ambientes onde existe risco de atmosfera explosiva devido à presença de gases inflamáveis, vapores, poeiras ou fibras combustíveis.
O princípio básico da segurança intrínseca consiste em tornar incapaz a ocorrência de ignição da atmosfera explosiva através de faíscas, mesmo em caso de falha do equipamento. Isso é obtido limitando-se a energia elétrica (tensão e corrente) e térmica (aquecimento) disponível nos circuitos a valores inferiores aos necessários para causar ignição. Assim, mesmo na presença de falhas, curtos-circuitos ou sobrecargas, o risco de explosão é mitigado.
Essa estratégia difere de outras formas de proteção (como pressurização ou encapsulamento) ao atuar na prevenção do surgimento da faísca e do calor capazes de iniciar uma explosão, em vez de apenas impedir que uma possível explosão afete o ambiente externo.
Normas de referência para segurança intrínseca
A Segurança Intrínseca é regulamentada por normas internacionais e nacionais que estabelecem requisitos para projeto, construção, instalação, inspeção e manutenção de equipamentos e sistemas.
As principais normas de referência são:
- IEC 60079-11: Norma internacional que estabelece os requisitos e métodos de ensaio para equipamentos com proteção por segurança intrínseca.
- ABNT NBR IEC 60079-11: Versão brasileira da IEC 60079-11.
- IEC 60079-25: Norma internacional que trata do projeto, instalação e manutenção de sistemas e instalações intrinsecamente seguras.
- ATEX (Diretivas 2014/34/EU e 1999/92/EC – Europa): Diretrizes europeias para equipamentos e ambientes com risco de explosão.
- ANSI/ISA 60079-11: Padronização norte-americana equivalente à norma IEC.
- Inmetro (Portaria 115): Regulamenta e certifica produtos Ex para uso no Brasil.
Veja também: O que são as diretivas ATEX e o sistema IECEx e qual é a sua importância para a segurança da indústria?
As certificações de conformidade são emitidas por organismos acreditados, como o Inmetro no Brasil, garantindo que os dispositivos estejam aptos para uso em áreas classificadas.
Principais pontos abordados pelas normas
- Limites máximos de alimentação elétrica para circuito seguro.
- Determinação de classe de temperatura dos equipamentos.
- Métodos de ensaio para comprovação da segurança.
- Requisitos de instalação e documentação técnica obrigatória.
- Sistemas de certificação e manutenção da conformidade.
Por que a Segurança Intrínseca é importante na indústria?
A adoção da segurança intrínseca em ambientes industriais com risco de atmosfera explosiva oferece diversos benefícios estratégicos, técnicos e econômicos:
Proteção de vidas e patrimônio
Esta é a razão primordial. Em ambientes com risco de explosão, como refinarias de petróleo, indústrias químicas, fábricas de tintas, processamento de grãos e mineração, a segurança intrínseca é uma barreira final contra desastres. Ao eliminar a possibilidade de uma ignição, ela protege os operadores, o público e as instalações.
Manutenção e operação seguras
Um dos grandes diferenciais da segurança intrínseca é que ela permite que a manutenção de instrumentos e a troca de componentes sejam realizadas com o circuito energizado, sem a necessidade de paralisar a produção ou obter permissões especiais de trabalho a quente. Isso reduz significativamente o tempo de inatividade (downtime), economiza tempo e aumenta a produtividade.
Flexibilidade de instalação
Ao contrário de outros métodos de proteção que exigem invólucros pesados e à prova de explosão (Ex d), a segurança intrínseca permite o uso de invólucros leves e cabos padrão, desde que a barreira de segurança esteja instalada corretamente na área segura. Isso simplifica a instalação, reduz o custo e o peso dos equipamentos.
Integração com Sistemas de Controle
A maioria dos sistemas de controle, como CLP’s (Controladores Lógicos Programáveis) e DCS’s (Sistemas de Controle Distribuído), utiliza sinais de baixa tensão e corrente (por exemplo, 4-20 mA). Isso torna a segurança intrínseca uma solução natural e de fácil integração com a instrumentação de processo moderna.
Conformidade com normas e regulamentações
A utilização de equipamentos e circuitos intrinsecamente seguros é uma exigência legal em muitas jurisdições. O não cumprimento das normas de segurança em áreas classificadas pode resultar em multas pesadas, interdição das instalações e, em casos extremos, processos criminais.
Entendendo os ambientes Ex: Zonas de Risco de Explosão
Para aplicar a segurança intrínseca de forma correta, é crucial entender a classificação das áreas de risco de explosão. As normas internacionais, como a IEC 60079, dividem essas áreas em zonas, com base na frequência e na duração da presença da atmosfera explosiva.
Para Gases, Vapores e Névoas:
- Zona 0: Área na qual uma atmosfera explosiva de gás, vapor ou névoa está presente continuamente ou por longos períodos, ou com frequência. É a área de maior risco.
- Zona 1: Área na qual uma atmosfera explosiva de gás, vapor ou névoa é provável de ocorrer ocasionalmente em operação normal.
- Zona 2: Área na qual uma atmosfera explosiva de gás, vapor ou névoa não é provável de ocorrer em operação normal e, se ocorrer, persistirá somente por um curto período.
Para Poeiras Combustíveis:
- Zona 20: Área na qual uma atmosfera explosiva sob a forma de nuvem de poeira combustível está presente continuamente ou por longos períodos, ou com frequência.
- Zona 21: Área na qual uma atmosfera explosiva sob a forma de nuvem de poeira combustível é provável de ocorrer ocasionalmente em operação normal.
- Zona 22: Área na qual uma atmosfera explosiva sob a forma de nuvem de poeira combustível não é provável de ocorrer em operação normal e, se ocorrer, persistirá somente por um curto período.
A segurança intrínseca é o único método de proteção que pode ser utilizado em Zonas 0 e 20, as áreas de maior risco, devido à sua capacidade de limitar a energia de ignição em qualquer condição de falha.
Etapas do Processo de Segurança Intrínseca
Para garantir uma aplicação efetiva da segurança intrínseca, devem ser seguidas etapas específicas:
- Classificação de áreas: Mapeamento das zonas de risco baseado na frequência e duração da presença de atmosferas explosivas.
- Seleção de equipamentos e acessórios certificados Ex i: Todos os componentes do circuito, incluindo sensores, controladores, barreiras e cabos, devem ser compatíveis.
- Projeto de circuitos: Desenvolvimento de diagramas e cálculos para garantir que as energias elétricas estejam abaixo dos limites normatizados.
- Instalação adequada: Seguir as exigências das normas técnicas para montagem e documentação.
- Comissionamento: Testes de verificação da continuidade da segurança intrínseca.
- Manutenção e inspeção periódica: Avaliação contínua para garantir que os parâmetros originais sejam mantidos ao longo do tempo.
Principais componentes de sistemas intrinsecamente seguros
Entender os dispositivos e acessórios normalmente utilizados é fundamental:
Barreiras Zener
Limitam a tensão e corrente que podem chegar à área classificada, desviando eventuais sobrecargas para o aterramento.
Isoladores galvânicos
Oferecem proteção através do isolamento elétrico entre o lado seguro e a área classificada, facilitando conexões com outros sistemas.
Sensores e atuadores Ex i
Sensores de pressão, temperatura, proximidade, válvulas solenóides e outros dispositivos projetados especificamente para esta proteção.
Cabos e acessórios certificados
Utilização de cabos com isolamento e identificação adequados, além de prensa-cabos e caixas compatíveis.
Sinalização e marcação dos equipamentos com segurança intrínseca
A marcação de um equipamento certificado para áreas classificadas é como um “código de barras” que informa exatamente onde e como ele pode ser utilizado. Para um profissional júnior, aprender a decifrar essa marcação é uma habilidade fundamental.
Vamos usar um exemplo prático de uma marcação típica: Ex ia IIC T4 Ga
- Ex: É o símbolo internacional de proteção contra explosão.
- ia: Indica o Nível de Proteção do Equipamento (EPL – Equipment Protection Level).
- ia: Nível de proteção “muito alto”, adequado para a Zona 0. Garante a segurança mesmo em duas falhas independentes.
- ib: Nível de proteção “alto”, adequado para a Zona 1. Garante a segurança em uma única falha.
- ic: Nível de proteção “normal”, adequado para a Zona 2. Garante a segurança em condições de operação normal.
- IIC: Indica o Grupo de Gases. Este grupo classifica os gases, vapores ou névoas explosivas com base na energia mínima necessária para sua ignição.
- IIA: Gás propano.
- IIB: Gás etileno.
- IIC: Gases como hidrogênio e acetileno, que são os mais perigosos, pois exigem a menor energia para ignição. Um equipamento certificado para IIC pode ser usado em ambientes IIB e IIA, mas não o contrário.
- T4: Indica a Classe de Temperatura. É a temperatura máxima de superfície que o equipamento pode atingir, mesmo em condições de falha. T4, por exemplo, não pode ser usado em um ambiente onde o gás tem uma temperatura de ignição inferior a 135 °C. A classe T6 é a mais segura, pois garante que a temperatura máxima da superfície não excederá 85 °C.
- T1: 450 °C
- T2: 300 °C
- T3: 200 °C
- T4: 135 °C
- T5: 100 °C
- T6: 85 °C Um equipamento com classe de temperatura
- Ga: Indica o Nível de Proteção da Área (EPL – Equipment Protection Level) em relação às zonas de risco.
- Ga: Adequado para Zona 0 (muito alto).
- Gb: Adequado para Zona 1 (alto).
- Gc: Adequado para Zona 2 (normal).
Diferença entre segurança intrínseca e outras técnicas de proteção
A segurança intrínseca é apenas uma das formas de proteção aplicadas em atmosferas explosivas. Outras técnicas incluem:
Invólucro à Prova de Explosão (Ex d): Este método opera no princípio de “conter a explosão”. O equipamento é selado em um invólucro robusto, capaz de resistir à pressão de uma explosão interna e resfriar os gases quentes antes que eles escapem, impedindo a ignição da atmosfera externa. É usado em motores e outros equipamentos de alta potência, mas a manutenção exige o desligamento do circuito.
Segurança Aumentada (Ex e): esta técnica evita a formação de faíscas e arcos, minimizando a possibilidade de ignição. É utilizada em caixas de junção, terminais e luminárias. A manutenção também exige o desligamento, e a vedação do invólucro deve ser impecável.
Encapsulamento (Ex m): o equipamento é completamente encapsulado em uma resina, impedindo o contato de qualquer componente elétrico com a atmosfera explosiva.
Preenchimento com areia (Ex q): o equipamento é totalmente imerso em um material granular (areia), que absorve o calor e impede a propagação de uma possível ignição.
A escolha do método de proteção depende da zona de risco, do tipo de equipamento e da energia requerida para a operação. A segurança intrínseca é, muitas vezes, a escolha ideal para a instrumentação de campo de baixa potência.
Vantagens e desvantagens da segurança intrínseca (Ex i)
Como toda solução de engenharia, a segurança intrínseca possui seus pontos fortes e fracos, que devem ser considerados na escolha da proteção adequada.
Vantagens
Segurança superior
É a única técnica que pode ser utilizada na Zona 0, a área de maior risco, garantindo a segurança mesmo em múltiplas falhas.
Custo de instalação reduzido
Não exige conduítes pesados, prensa-cabos à prova de explosão ou caixas de passagem especiais. A fiação pode ser feita com cabos de instrumentação padrão, desde que se respeite a segregação de cabos.
Peso e tamanho
Os equipamentos intrinsecamente seguros são, por natureza, menores e mais leves, o que facilita sua instalação em painéis e em campo.
Desvantagens
Limitação de energia
Este é o principal “trade-off”. A segurança intrínseca é inviável para equipamentos que consomem muita energia, como motores, resistências de aquecimento ou grandes iluminadores.
Custo dos componentes associados
Barreiras de segurança e isoladores galvânicos podem ter um custo mais elevado que outros componentes, mas o investimento é compensado pela segurança e facilidade de manutenção.
Onde os dispositivos Ex i são utilizados?
Sensores de temperatura, transmissores de pressão, detectores de gás, chaves de fim de curso, interfaces HART, conversores de sinal e barreiras galvânicas são exemplos comuns de dispositivos com proteção Ex i.
Esses dispositivos são utilizados em:
- Linhas de produção com solventes
- Reatores de indústrias químicas
- Tanques de combustível
- Plataformas de extração de petróleo
- Laboratórios farmacêuticos e de biotecnologia
- Sistemas de instrumentação em atmosferas com risco de explosão
Certificação de equipamentos e documentação
Para que um equipamento seja considerado Ex i, ele precisa passar por um processo de certificação rigoroso, que envolve:
- Análise de projeto e componentes
- Ensaios de laboratório conforme normas IEC
- Emissão de certificado por organismo acreditado
- Manutenção de lotes e auditorias periódicas
A documentação deve incluir:
- Certificado de conformidade
- Manual técnico com instruções de instalação e manutenção
- Desenhos de interligação dos circuitos
- Avaliação de riscos e zonas classificadas
Produtos Sensycal com certificação de segurança intrínseca (Ex i)
A Sensycal oferece uma linha completa de instrumentos certificados para uso em áreas classificadas, com proteção do tipo Segurança Intrínseca (Ex i).
Esses equipamentos foram projetados para garantir medições precisas e confiáveis mesmo em ambientes com atmosferas potencialmente explosivas, como indústrias químicas, plataformas offshore, refinarias e plantas farmacêuticas.
DPI620 Genii IS (DPI620G-IS)
Calibrador modular multifuncional com interface gráfica touchscreen e capacidade de executar testes e calibrações de grandezas elétricas, de pressão e temperatura. Totalmente compatível com áreas classificadas.
Saiba mais: Multicalibrador DPI 620 Genii IS.
DPI610E-IS
Calibrador de pressão intrinsecamente seguro, com bomba de geração de pressão integrada. Recomendados para manutenção de instrumentos de pressão em campo, mesmo em áreas perigosas.
DPI705E-IS
Indicador de pressão de exatidão intrinsecamente seguro, com entrada para módulos de pressão remotos ou sensores de temperatura Pt100.
Saiba mais: Indicadores de pressão DPI705E.
DPI 104-IS
Manômetro digital compacto com alta exatidão, visor de fácil leitura e certificação Ex i. Ideal para inspeções de rotina, com registro de dados e máxima segurança.
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