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Edição 108 – Janeiro de 2015
Por Roberval Bulgarelli
Equipamentos à prova de explosão são aqueles nos quais as partes internas centelhantes, que podem causar a ignição de uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis, são confinadas no interior de um invólucro, que é capaz de suportar a pressão desenvolvida durante uma explosão interna de uma mistura explosiva e que também impede a propagação desta explosão interna para a atmosfera explosiva de gás externa, existente ao redor do equipamento Ex “d”.
Podem ser citados como exemplos de equipamentos industriais, que utilizam invólucros à prova de explosão, para instalação em áreas classificadas: luminárias, botoeiras, painéis de distribuição de circuitos de força, iluminação, aquecimento e tomadas, câmeras para circuitos fechados de TV, motores elétricos, tomadas e plugues industriais, acionamento para válvulas motorizadas e invólucros para instrumentos centelhantes.
Publicada pela IEC, a edição 7.0 da norma IEC 60079-1 – Atmosferas explosivas – Parte 1: Proteção de equipamentos por invólucros à prova de explosão “d” especifica os requisitos construtivos, materiais, requisitos de ensaios e critérios de aceitação para o projeto, fabricação, ensaios e certificação deste tipo de equipamentos para instalação em atmosferas explosivas de gases inflamáveis.
Em 1921, o Departamento de Minas da Universidade de Sheffield, no Reino Unido, iniciou pesquisas sobre trabalhos com equipamentos à prova de explosão, em colaboração com o SMRB (Safety in Mines Research Board) e com a Associação Britânica de Pesquisas da Indústria Elétrica e Relacionada, mais tarde denominada ERA (Electrical Research Association). Em 1922, a Universidade de Sheffield, iniciou a execução de testes comerciais de equipamentos à prova de explosão para alguns fabricantes individuais, quando foi emitido o primeiro certificado por aquela universidade.
O primeiro equipamento elétrico utilizado em minas de carvão foi devido ao advento do motor à prova de explosão, para acionamento de elevadores, ventiladores e equipamentos de mineração. Os operadores das minas de carvão observaram, porém, naquela época, que outros equipamentos elétricos, além dos motores, podiam ser também utilizados no interior de invólucros com juntas reforçadas à prova de explosão, tais como as luminárias e as tomadas.
No Brasil, os equipamentos à prova de explosão foram inicialmente utilizados na construção das primeiras refinarias de petróleo, a partir da década de 1940. Devido às influências do código norte-americano de eletricidade (NEC) e das empresas de projeto e de montagem norte-americanas, criou-se no Brasil, a partir daquela época, uma arraigada cultura de utilização de equipamentos à prova de explosão com tampas fixadas por meio de flanges.
Estes antigos critérios de fabricação de invólucros à prova de explosão apresentam sérios problemas de segurança, sob o ponto de vista do ciclo total de vida das instalações Ex, em função de necessitar da instalação de uma grande quantidade de parafusos para a fixação das tampas e outros acessórios certificados para as entradas de cabos.
Outra cultura norte-americana, que foi incorporada naquela época pelas empresas projetistas e fabricantes nacionais, foram os sistemas de distribuição de cabos por meio de eletrodutos aparentes ou subterrâneos.
Embora tais influências tenham sido minimizadas nas novas instalações “Ex”, ainda existe um grande “passivo” de instalações existentes no Brasil com este tipo de equipamentos e instalações. Por este motivo, ainda podem ser encontrados no mercado brasileiro alguns fabricantes de equipamentos à prova de explosão, produzidos com antigos métodos de fundição em areia. Esta técnica milenar de fabricação foi iniciada na Mesopotâmia em cerca do ano 3200 a.C., na idade do bronze.
A partir da década de 1970 d.C., com a instalação no Brasil de indústrias das áreas químicas e petroquímicas de origem europeia, e a partir da década de 1980, com o início das instalações offshore de plataformas de produção de petróleo, esta situação começou a mudar, com a adoção de critérios de distribuição de cabos por meio de sistemas de bandejamento, utilização de invólucros com tampas roscadas e utilização de entrada de cabos nos invólucros por meio de prensa-cabos.
Equipamentos com invólucros metálicos com este tipo de proteção apresenta grandes problemas e dificuldades de instalação, inspeção, manutenção e reparos, o que compromete a segurança das instalações “Ex” e as pessoas que nelas trabalham.
Estas dificuldades de instalação e manutenção normalmente fazem tais equipamentos perderem suas características de proteção para as quais foram certificados, colocando as instalações em risco de explosão, no caso de ocorrência de vazamentos de gases ou de presença de atmosferas explosivas ao redor dos equipamentos.
Isso se deve ao fato de que tais equipamentos necessitam de diversos parafusos para fixação de tampas, ou da instalação de acessórios complementares para assegurar a sua proteção, tais como unidades seladoras de eletrodutos ou prensa-cabos à prova de explosão, os quais, por sua vez, são também de difícil instalação, inspeção, manutenção e reparos, tornando os equipamentos e instalações muito complexos.
Algumas formas encontradas pelos fabricantes de equipamentos com este tipo de proteção para tentar diminuir os grandes problemas de instalação e inspeção foram as tampas rosqueadas, ao invés das tampas flangeadas fixadas por parafusos. As tampas rosqueadas permitem sua instalação e remoção, nos casos de necessidade de acesso aos componentes internos do invólucro, de forma mais simples, sem a necessidade de remoção e posterior fixação de diversos parafusos.
Outra alternativa paliativa encontrada para tentar minimizar os problemas relacionados com este tipo de proteção foi a utilização de entradas indiretas de cabos para o interior do invólucro à prova de explosão. Neste tipo de técnica, que dispensam a necessidade de utiliza&c
cedil;ão os problemáticos prensa-cabos e unidades seladoras à prova de explosão, os cabos dos circuitos externos ao equipamento Ex “d” são conectados a caixas de terminais com tipo de proteção Ex “e”, fixadas externamente ao invólucro Ex “d”.
Nestes casos, a passagem dos cabos para o interior do invólucro é feita por meio de buchas de passagem à prova de explosão, as quais são fornecidas montadas com o equipamento completo, sem a necessidade de serviços de selagem de campo, por parte dos usuários.
Dentre outros problemas que estão associados aos invólucros metálicos à prova de explosão podem ser citados o ingresso de água para o interior do invólucro, em função da existência de juntas metálicas planas à prova de explosão, as quais muitas vezes não oferecem um grau de proteção adequado. Além disso, existem muitas dificuldades relacionadas com a necessidade de instalação de acessórios de eletrodutos também à prova de explosão, tais como niples, uniões macho e fêmea, quando estes são instalados entre os invólucros à prova de explosão e as unidades seladoras.
Outros equívocos que são também comumente associados a este tipo de proteção são os conduletes e caixas de passagem à prova de explosão, eletrodutos rígidos à prova de explosão e os eletrodutos flexíveis à prova de explosão. Nenhum destes equipamentos devem ser especificados, comprados ou instalados, em função de não atenderem aos requisitos da norma brasileira sobre instalações em atmosferas explosivas (ABNT NBR IEC 60079-14).
Os serviços de reparo e recuperação de equipamentos com invólucros metálicos à prova de explosão são também de extremas dificuldades, uma vez que deve ser mantido o rigoroso grau de acabamento nas juntas flangeadas à prova de explosão, ao longo das décadas em que este tipo de equipamento pode permanecer instalado em uma área de risco de explosão. A existência de um pequeno risco ou mossa nestas juntas à prova de explosão podem permitir a propagação de uma explosão interna para o meio externo, colocando em risco todas as instalações.
Em função destes problemas complexos de instalação e manutenção, os usuários de equipamentos “Ex” têm restringido a aplicação e a especificação para compra de equipamentos com invólucros metálicos à prova de explosão para os casos excepcionais, em que não haja outra alternativa de tipo de proteção “Ex”. Os usuários de equipamentos “Ex” e projetistas envolvidos com instalações “Ex” estão passando a especificar equipamentos com tipos de proteção e características construtivas mais simples, leves e seguras, tais como os equipamentos com invólucros plásticos, réguas de terminais e prensa-cabos com tipo de proteção Ex “e” (segurança aumentada) ou invólucros pressurizados com tipo de proteção Ex “p”.
Por volta da década de 1980, com os avanços das técnicas de injeção em plástico, os componentes elétricos centelhantes passaram a ser encapsulados em invólucros plástico à prova de explosão, tais como botões de acionamento, disjuntores, chaves de comando e de força, contatores e relés de proteção térmica, de sobrecorrente e residuais.
Tais invólucros plásticos eliminam a possibilidade de presença de espaços vazios em seu interior, fazendo não haver a possibilidade de presença de gases inflamáveis ao redor dos componentes elétricos centelhantes. Quando tais componentes centelhantes são construídos desta forma, estes são capazes de atender aos requisitos da norma IEC 60079-1, em termos de suportar a pressão de uma explosão interna e não permitir a sua propagação para o meio externo, fazendo que possam ser certificados com o tipo de proteção Ex “d”.
Esta evolução no processo de fabricação representou um grande avanço na aplicação de equipamentos à prova de explosão, uma vez que tais componentes Ex “d” dispensam a instalação de invólucros metálicos à prova de explosão, possibilitando a utilização de caixas plásticas de segurança aumentada.
No presente momento, os principais fabricantes de equipamentos Ex “d”, atendendo às necessidades das indústrias, dos usuários e de seus clientes, em busca de soluções mais eficientes, seguras e com menor nível de complexidade, já possuem em suas linhas de fabricação, componentes centelhantes Ex “d” encapsulados em plástico, os quais tendem a ser a melhor opção de especificação técnica para compra por parte dos usuários e das empresas projetistas.
Pode ser verificado, em muitas instalações em atmosferas explosivas, que as antigas caixas de junção e os antigos painéis de campo para distribuição de circuitos de força, iluminação e tomadas com invólucros metálicos à prova de explosão estão sendo substituídas por novos equipamentos, com invólucros plásticos e terminais com tipo de proteção por segurança aumentada, em uma ação para sanar os grandes problemas de inspeção, manutenção e reparos existentes, bem como para elevar os níveis de segurança das plantas.
Sob o ponto de vista das atuais técnicas de proteção “Ex” que são disponíveis no mercado, tais como componentes encapsulados em plástico, invólucros plásticos, componentes com segurança aumentada (Ex “e”), invólucros pressurizados, equipamentos não centelhantes (Ex “n”), circuitos intrinsecamente seguros (Ex “i”) e equipamentos protegidos por radiação ótica (Ex “op” pode ser considerado que os antigos invólucros metálicos com tampas flangeadas à prova de explosão representam uma tecnologia complexa e de difícil instalação e manutenção, com requisitos obsoletos em relação às novas técnicas de proteção contra explosão).
Dentre as principais alterações técnicas que foram incorporadas nesta nova edição 7.0 da IEC 60079-1 em 2014 em relação à Edição 6.0, publicada em 2007, podem ser citadas as seguintes:
A Comissão de Estudo CE 03:031.02 do Subcomitê SC-31 do Cobei, responsável por esta norma, acompanhou todo o processo de atualização, comentários, votação e aprovação desta nova edição 7.0 da norma internacional IEC 60079-1. Com a publicação desta nova edição por parte da IEC, esta Comissão de Estudo passou a efetuar os necessários trabalhos de revisão e de atualização da respectiva ABNT NBR IEC 60079-1, publicada em 2007 e, posteriormente, atualizada em 2009, com base na edição 6.0 da IEC 60079-1. Estes trabalhos têm como objetivo manter esta norma brasileira devidamente harmonizada e equivalente, em termos de conteúdo técnico, forma e apresentação, com a nova edição da norma internacional IEC 60079-1.
Mais informações sobre a norma internacional IEC 60079-1 podem ser encontradas na IEC Webstore:
