Aterramento e equipotencialização em áreas classificadas – Parte 2

Proteção contra descargas atmosféricas em tanques de armazenamento de gases e líquidos inflamáveis em áreas classificadas

Os requisitos contra os efeitos de descargas atmosféricas em equipamentos e instalações em atmosferas explosivas estão especificados nas normas técnicas brasileiras ABNT NBR IEC 60079-14 (Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas) e ABNT NBR 5419-3 (Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida).

De acordo com a ABNT NBR 5419-3, podem ser utilizadas chapas ou tubulações metálicas para atuarem como captores de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas caso sua espessura seja maior que 4,0 mm, nos casos de materiais metálicos fabricados em aço carbono ou aço inoxidável, de forma que sejam prevenidas perfurações, pontos quentes ou ignição. A continuidade elétrica entre as diversas partes do sistema de proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas deve ser feita de forma duradoura, como por exemplo, por meio de solda, aparafusamento ou conectado com parafusos e porcas.

Requisitos específicos para SPDA em áreas classificadas são apresentados no Anexo D (Informação adicional para SPDA no caso de estruturas com risco de explosão) da ABNT NBR 5419-3.

Equipamentos ou contêineres fechados, fabricados de aço, com áreas internas definidas como Zona 0 e Zona 20, devem ter uma espessura de parede de, no mínimo, 5,0 mm nos locais onde for possível o impacto direto de uma descarga atmosférica. Se as paredes tiverem espessura inferior à 5,0 mm, um subsistema de captação deve ser instalado.

Para um sistema de proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas de tanques de armazenamento contendo gases ou líquidos inflamáveis, deve ser ressaltado que muitos tipos de estruturas utilizadas para armazenamento destes produtos que geram a presença de áreas classificada são normalmente considerados autoprotegidos, ou seja, contidos totalmente dentro de recipientes metálicos, contínuos, com uma espessura de parede superior a 5 mm de aço ou 7 mm de alumínio, sem espaços que permitam centelhamento. 

Nestes casos de tanques autoprotegidos, não existe a necessidade de proteção “adicional”, de acordo com os requisitos apresentados no Anexo D (Informação adicional para SPDA no caso de estruturas com risco de explosão) da ABNT NBR 5419-3 (Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida). De forma similar, tanques de armazenamento em áreas classificadas que estejam em contato direto com o solo e linhas de encaminhamento de tubulação não necessitam da instalação do subsistema de captação.

Tanques ou contêineres metálicos individuais instalados em áreas classificadas devem ser ligados ao eletrodo de aterramento de acordo com os requisitos apresentados na norma ABNT NBR 5419-3 sobre “Sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas” por meio de duas interligações, no mínimo, dispostas equidistantemente no perímetro para dimensões horizontais, diâmetro ou comprimento de até 20 m, ou duas interligações mais uma interligação adicional a cada 10 m de perímetro, dispostas equidistantemente para dimensões horizontais, diâmetro ou comprimento acima de 20 m.

Para tanques de armazenamento agrupados em áreas classificadas, por exemplo, em refinarias e pátios de tanques de armazenamento de terminais de combustíveis, o aterramento de cada tanque em um único ponto é suficiente, independentemente da maior dimensão horizontal. Quando dispostos em pátios, os tanques devem estar interconectados. 

Além das conexões descritas nas tabelas “Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento” e “Dimensões mínimas dos condutores que interligam diferentes barramentos de equipotencialização ou que ligam essas barras ao sistema de aterramento” da norma ABNT NBR 5419-3 – Anexo D, as tubulações em áreas classificadas que estejam eletricamente conectadas, de acordo com os requisitos de “componentes naturais”, também podem ser consideradas como interligação contra efeitos e os riscos de ignição de atmosferas explosivas proveniente de descargas atmosféricas.

No caso de tanques de armazenamento de produtos inflamáveis com teto flutuante, este deve ser interligado à carcaça principal do tanque de forma eficaz. O projeto dos selos e derivadores e suas relativas localizações necessitam ser cuidadosamente considerados de forma que o risco de qualquer eventual ignição da mistura explosiva por um centelhamento seja reduzido ao menor nível possível. 

Quando uma escada móvel for instalada, condutores de equipotencialização, flexíveis de 35 mm², devem ser conectados nas dobradiças da escada, entre a escada e o topo do tanque e entre a escada e o teto flutuante. Quando uma escada móvel não for montada no tanque de teto flutuante, um ou mais condutores flexíveis de equipotencialização de 35 mm² devem ser conectados entre a estrutura principal do tanque e o teto flutuante, dependendo das dimensões do tanque de armazenamento de produtos inflamáveis.

As linhas de tubulações metálicas externas (ao tempo) aos processos industriais em áreas classificadas devem estar conectadas ao eletrodo de aterramento a cada 30 m, ou serem interligadas ao nível do solo a elementos já aterrados, ou serem aterradas com eletrodo vertical. 

Para tubulações de longos comprimentos que transportam produtos inflamáveis em áreas classificadas, como por exemplo em estações de bombeamento e instalações similares, as tubulações principais devem ser interligadas por condutores de seção transversal de pelo menos 50 mm², de forma a proporcionar uma devida equipotencialização contra os riscos e efeitos de descargas atmosféricas em áreas classificadas.

Os riscos da eletricidade estática associados aos condutores “isolados” em áreas classificadas

A eliminação das fontes de ignição com elevado potencial eletrostático em atmosferas explosivas pode ser considerada um ponto de partida óbvio na etapa de projeto das instalações industriais e dos equipamentos de processo. Uma das principais áreas de preocupação é aquela que pode apresentar os denominados “condutores isolados”. Estes condutores são objetos condutivos que podem indevidamente permanecer eletricamente isolados de sistemas aterrados, de forma acidental ou inadvertida.

A isolação elétrica de objetos metálicos representa o risco de evitar que cargas eletrostáticas que tenham se acumulado no objeto possam se dissipar com segurança para o sistema de aterramento, resultando desta forma na elevação de seu potencial. No caso de estes condutores isolados eletrostaticamente carregados se aproximarem de um outro objeto que esteja aterrado ou com baixo potencial, pode haver o risco de ignição de uma atmosfera explosiva devido à liberação de energia na forma de centelhas com energia capaz de causar uma explosão.

São tradicionalmente reconhecidos que alguns tipos de conjuntos de montagem (skids) interconectados no sistema de processo de uma planta, como por exemplo os equipamentos de processamento de poeiras combustíveis, os quais representam uma preocupação de fonte de ignição em áreas classificadas, uma vez que pode haver partes metálicas ou equipamentos que podem estar eletricamente isolados entre si de forma acidental ou inadvertida. 

De forma similar, também são tradicionalmente reconhecidos como uma preocupação que trechos isolados de tubulações para transporte de líquidos, gases ou para transporte pneumático podem também representar condutores isolados, resultando na geração e, subsequente, acúmulo de cargas eletrostáticas capazes de causar centelhamentos em atmosferas explosivas. 

Nestes casos, se houver uma falha na continuidade de terra ou de equipotencialização, as cargas eletrostáticas não serão capazes de ser adequadamente dissipadas, permitindo a existência de uma alta tensão potencial, a qual será descarregada em uma primeira oportunidade. Desta forma, a geração e o acúmulo de cargas em equipamentos de processo ou de transporte de poeiras combustíveis, gases inflamáveis ou transporte pneumático representam um risco eletrostático em atmosferas explosivas a ser mitigado.
Pode haver nas instalações “Ex” diversos casos de condutores que permaneçam indevidamente ou inadvertidamente isolados, incluindo acoplamentos metálicos, flanges, acessórios de tubulação, válvulas, vasos transportáveis, containers portáteis, funis e até mesmo pessoas. Durante as operações diárias em instalações industriais em áreas classificadas, como na indústria do petróleo, petroquímica, farmacêutica, de alimentos e de cosméticos, os condutores isolados são considerados como sendo uma fonte possível de acidentes envolvendo ignição de atmosferas explosivas, devido ao indevido acúmulo de eletricidade estática.

Autor:

Por Roberval Bulgarelli, engenheiro eletricista. Mestrado em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência pela POLI/USP. Consultor sobre equipamentos e instalações em atmosferas explosivas. Representante do Brasil no TC-31 da IEC e no IECEx. Coordenador do Subcomitê SCB 003:031 (Atmosferas explosivas) do Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB 003/COBEI). Condecorado com o Prêmio Internacional de Reconhecimento IEC 1906 Award. Organizador do Livro “O ciclo total de vida das instalações em atmosferas explosivas”.