Normalização de instalações elétricas offshore (Parte III)

Edição 53, junho de 2010

Por Oscar Felizzola Souza*

 

Este artigo aborda a aplicação, o conteúdo e os requisitos das seguintes normas técnicas de instalações elétricas offshore da International Electrotechnical Commission (IEC): IEC 61892-6 (Instalação) e IEC 61892-7 (áreas classificadas). Apresentamos ainda o escopo de normas do American Petroleum Institute (API) referentes às instalações elétricas offshore: API RP 14 FZ, API RP 11S5 e API RP 11S6.

IEC 61892-6 – Unidades offshore móveis e fixas – Instalações elétricas – Parte 6: Instalação

 

Esta norma prescreve condições para instalações elétricas, em unidades fixas e móveis, usadas na indústria marítima de petróleo e gás, com a finalidade de perfuração, produção, processamento e armazenamento, incluindo oleodutos, estações de bombeamento, estações de lançamento e recebimento de pigs, estações de compressão e monobóias de ancoragem. O seu conteúdo aborda os seguintes temas:

– Aterramento e ligações de equipamentos;

– Cablagem e fiação;

– Geradores e motores;

– Transformadores;

– Painéis de distribuição e controle;

– Conversores com semicondutores;

– Células secundárias e baterias;

– Luminárias;

– Utensílios para cozinha e aquecimento;

– Traço e aquecimento de superfície;

– Comunicação;

– Proteção contra descargas atmosféricas;

– Instrumentação e controle;

– Teste das instalações completas;

– Documentação.

No que se refere a aterramento e ligações de equipamentos, alguns requisitos principais devem ser atendidos, como:

– Partes condutivas externas devem ser conectadas a um sistema de ligação equipotencial;

– Resistores de aterramento em equipamentos devem ser localizados de tal maneira que suas conexões sejam verificadas após a instalação;

– Como regra geral, todas as partes condutivas expostas devem ser aterradas. Existem algumas exceções que estão descritas na norma IEC 61892-6;

– Conexões de ligação à terra devem ser de cobre ou de outro material resistente à corrosão;

– Conexões de ligação e de aterramento devem ser protegidas contra corrosão galvânica;

– Vasos e skids de equipamentos devem ser ligados à terra a menos que estejam soldados ao aço da estrutura.

Com relação à instalação da cablagem e fiações, alguns requisitos principais devem ser observados:

– Cabos para alta tensão, baixa tensão e instrumentação não devem ser instalados na mesma bandeja ou eletrocalha;

– Deve existir espaço suficiente entre as bandejas ou eletrocalhas e entre bandejas ou eletrocalhas e outros objetos para facilitar o puxamento e o strapping dos cabos;

                               

Figura 1 – Eletrocalha.                                                       Figura 2 – Bandeja para cabos elétricos.

 

– Acesso para inspeção e manutenção deve ser assegurado;

– Cabos devem ser marcados para facilitar identificação no mínimo em cada extremidade;

– Distâncias mínimas entre os suportes de bandejas de cabos ou eletrocalhas devem ser especificadas pelo fabricante;

– Proteção mecânica deve ser instalada onde os cabos possam estar expostos a danos mecânicos, no mínimo, 500 mm acima do piso.

Para instalação dos transformadores, ao menos, os seguintes requisitos devem ser atendidos:

– Transformadores devem ser instalados em compartimentos devidamente ventilados;

– Para transformadores imersos em líquido devem ser providenciadas soluções para retenção e drenagem de vazamentos do líquido;

– Quando a ventilação forçada for utilizada deve ser possível operar o transformador com uma redução de potência na condição de perda da ventilação forçada.

Com relação a painéis de distribuição e controle, os seguintes requisitos principais devem ser observados:

– Painéis de distribuição e controle devem ser instalados em locais de fácil acesso e bem ventilados;

– Um caminho de passagem de, no mínimo, 1m é requerido em frente a painéis de distribuição e controle.

Para a instalação de baterias ou células secundárias, os seguintes requisitos principais devem ser cumpridos:

– Baterias e células secundárias devem ser instaladas de maneira a permitir pronto acesso para substituição, inspeção, teste e limpeza;

– Baterias não devem ser instaladas em áreas classificadas.

Para a instalação de traço elétrico e aquecimento de superfície, os requisitos a seguir devem ser obedecidos:

– Instalação de traço e aquecimento de superfície devem estar de acordo com a documentação do sistema;

– Proteção contra falta à terra deve ser instalada por todos os cabos do traço de aquecimento.

 

 

Figura 3 – Traço de aquecimento elétrico.

 

Quanto à instrumentação e controle, os seguintes requisitos principais devem ser observados:

– As posições de controle devem estar ergonomicamente situada para a conveniência do operador;

– Facilidades devem ser providas para teste e calibração de sensores que não possam ser testados durante as condições de operação normal.

No tocante à proteção contra descargas atmosféricas os requisitos principais são os seguintes:

– Deve ser realizada uma avaliação dos riscos de danos à unidade e suas instalações elétricas quando da ocorrência de descargas atmosféricas;

– Invólucros metálicos devem ser aterrados no casco ou no sistema de proteção.

Em relação aos testes da instalação completada os seguintes principais requisitos devem ser atendidos:

– Procedimentos de comissionamento e um registro do processo de comissionamento precisam ser documentados e realizados de acordo com um programa estabelecido;

– Geradores devem ser operados com carga suficiente para demonstrar que os parâmetros relevantes estão satisfatórios;

– Medições de isolamento devem ser feitas em toda a cablagem e nos equipamentos.

Com relação à documentação devem ser atendidos os seguintes requisitos:

– Uma declaração da contratada deve ser fornecida para documentar que todos os equipamentos, cabos, etc., foram instalados de acordo com as instruções do fabricante e que a instalação foi executada de acordo com a norma IEC 61892-6;

– Instruções detalhadas para a instalação e a operação correta bem como as informações referentes às verificações periódicas e à manutenção devem ser fornecidas;

– Um registro de todos os testes deve ser guardado;

– Um programa de manutenção das instalações deve estar disponível e deve assegurar a adequada continuidade do equipamento para a operação.

 

IEC 61892 -7 – Unidades offshore móveis e fixas –

Instalações elétricas – Parte 7 – Áreas perigosas

Esta norma contém requisitos para classificação de áreas perigosas e para a escolha de instalação elétrica em áreas perigosas ou áreas classificadas em unidades marítimas fixas e móveis incluindo oleodutos, estações de bombeamento, estações de lançamento e recebimento de pigs, estações de compressão e monobóias de ancoragem, utilizados na indústria de petróleo marítima para as finalidades de perfuração, produção, processamento e armazenamento.

 

 Figura 4 – Plataforma de produção de petróleo típica.

Esta norma cobre os seguintes aspectos:

– Classificação de áreas;

– Sistemas elétricos;

– Equipamentos elétricos;

– Instalação;

– Ventilação;

– Inspeção e manutenção;

– Documentação.

Esta norma fornece requisitos adicionais para instalações elétricas em áreas perigosas offshore. Ela deve ser usada conjuntamente com as normas IEC 61892-3 e IEC 61892-6.

Em relação à classificação de áreas, as seguintes considerações principais têm de ser observadas:

– A filosofia geral e as diretrizes para a classificação de áreas são dadas pela norma IEC 60079-10-1 (Classificação de áreas);

– A IEC 61892-7 é baseada nos princípios da IEC 60079-10-1 e é a aplicação das filosofias e diretrizes da referida norma para as unidades marítimas;

– Classificação de áreas é uma tarefa multidisciplinar e deve ser desempenhada por pessoal com conhecimento suficiente dos parâmetros do processo consultando o pessoal de segurança, eletricidade, mecânica e de outras engenharias;

Alguns princípios principais de segurança devem ser levados em conta. Esses princípios são os seguintes:

– Nos projetos de instalações em que materiais inflamáveis são manuseados ou armazenados deve-se prever que qualquer liberação de material inflamável deva ser mantida em um valor mínimo;

– Os dois seguintes princípios devem ser seguidos: a)eliminação da probabilidade de uma atmosfera de gás explosivo ocorrer ao redor da fonte de ignição e b) eliminação da fonte de ignição;

– Quando não for possível atender aos dois princípios descritos acima, então, medidas de proteção, equipamentos de processo, sistemas e procedimentos devem ser selecionados e adotados de modo que a probabilidade de ocorrência de a) e b) citados acima seja mínima.

Com relação às fontes de liberação ou fontes de risco, os seguintes aspectos devem ser considerados:

– Os elementos básicos para o estabelecimento dos tipos de zonas perigosas são a identificação da fonte de risco e a determinação do grau de risco;

– Três tipos de fonte de riscos devem ser considerados: contínua, primária e secundária.

Como exemplos de tipos de fontes de riscos temos:

– Fonte de risco contínua: Vents abertos ou outras aberturas que liberam vapor ou gás inflamável para a atmosfera frequentemente ou por períodos longos de tempo;

– Fonte de risco primária: selos de bombas, compressores, válvulas, pontos de amostragem, válvulas de alívio e outras aberturas que liberam material inflamável durante a operação normal;

– Fonte de risco secundária: selos de bombas, compressores, válvulas, pontos de amostragem, válvulas de alívio, flanges, conexões e outras aberturas que a liberação de material inflamável para a atmosfera não seja esperada durante a operação normal, isto é, esta liberação só ocorria em condição anormal de operação.

Na correlação entre fonte de risco e zona, adotam-se os seguintes princípios gerais:

– Fonte de risco contínua direciona a classificação da área para Zona 0;

– Fonte de risco primária direciona a classificação da área para Zona 1;

– Fonte de risco secundária direciona a classificação da área para Zona 2.

Quanto à densidade relativa do gás ou vapor, os seguintes princípios são adotados:

– Vapor ou gás cuja densidade relativa seja inferior a 0,8 é considerado como sendo mais leve do que o ar;

– Se a densidade relativa do vapor ou do gás for superior a 1,2, é considerado como sendo mais pesado do que o ar e para densidades entre 0,8 e 1,2, ambas as situações (mais leve do que o ar e mais pesado do que o ar) devem ser consideradas.

A classificação de áreas de unidades de perfuração móveis deve seguir os requisitos do IMO MODU Code. A classificação de áreas de unidades de produção fixa deve estar de acordo com a IEC 60079-10-1 ou com normas nacionais que sejam aceitas pela autoridade apropriada.

Em relação aos sistemas elétricos, as seguintes diretrizes devem ser observadas:

– De modo geral, equipamentos elétricos não devem ser instalados em áreas classificadas ou áreas perigosas;

– No entanto, se equipamentos elétricos tiverem de ser instalados em áreas classificadas ou áreas perigosas, eles devem ser instalados em áreas classificadas mínimas, ou seja, em áreas classificadas de menor severidade.

Com relação aos sistemas de distribuição elétrica, alguns requisitos principais devem ser cumpridos:

– Sistemas de detecção de faltas à terra devem ser instalados;

– Para sistemas aterrados por impedância deve haver monitoramento da corrente de fuga e deve ser instalado um alarme ou um mecanismo de desconexão automática via dispositivos de proteção contra corrente de fuga;

– Circuitos elétricos ou dispositivos elétricos que estiverem instalados em áreas classificadas ou perigosas, exceto os intrinsecamente seguros, devem ser fornecidos com meios para assegurar desconexão no menor tempo possível no caso de sobrecarga ou curto-circuito.

Com referência à proteção contra faíscas perigosas, alguns cuidados devem ser tomados:

– Para se evitar faíscas perigosas entre partes metálicas de estruturas, a equalização de potencial é sempre requerida para instalações na Zona 1 e pode ser necessária para instalações na Zona 2;

– Todas as partes condutoras externas e expostas devem ser conectadas ao sistema de ligação equipotencial, que pode incluir condutores de proteção, conduits, camadas de proteção metálica de cabos, armaduras de fio metálico e partes metálicas de estruturas, mas não devem incluir condutores neutros.

Quando da seleção de equipamentos e/ou dispositivos elétricos para utilização em áreas classificadas ou áreas perigosas, as seguintes informações são requeridas:

– Classificação da área;

– Temperatura do gás ou vapor envolvido;

– Onde aplicável, a classificação do gás ou vapor em relação ao grupo do dispositivo elétrico;

– Influências externas e temperatura ambiente.

Na seleção de equipamentos e/ou dispositivos elétricos para utilização em áreas classificadas ou áreas perigosas, os seguintes requisitos principais devem ser atendidos:

– Os dispositivos elétricos devem ser selecionados de modo que a temperatura máxima de superfície não atinja a temperatura de ignição de qualquer gás ou vapor que estiver presente;

– Dispositivos elétricos devem ser protegidos contra influências externas que estiverem submetidos;

– Os dispositivos elétricos devem ser utilizados dentro dos limites de temperatura ambientais em que foram projetados;

– Se a marcação ou o manual de instrução do dispositivo elétrico não incluir a faixa de variação de temperatura do dispositivo, ele deve ser utilizado somente dentro da faixa de variação compreendida entre -20º C e + 40º C;

– Se a marcação do dispositivo elétrico inclui uma faixa d

e variação da temperatura ambiente, este dispositivo deve ser usado somente dentro dessa faixa de variação.

Na Tabela 1, são mostrados os relacionamentos entre as classes de temperatura do dispositivo elétrico, as temperaturas de superfície do dispositivo elétrico e as temperaturas de ignição do vapor ou gás que estiverem presentes no local de instalação do dispositivo elétrico.

   

Tabela 1 – Relações entre classes de temperatura, máxima temperatura de superfície do equipamento e temperatura de ignição do material combustível.

 

Com referência à instalação de equipamentos e dispositivos elétricos em áreas classificadas ou áreas perigosas, algumas medidas devem ser tomadas, entre as quais destacamos as seguintes:

– A instalação elétrica deve estar de acordo com os requisitos da norma IEC 60079-14 e os requisitos adicionais da norma IEC 61892-7;

– A temperatura de superfície dos cabos não deve exceder a classe de temperatura da instalação.

Em relação à instalação de equipamentos à prova de explosão (Ex-d) alguns requisitos adicionais precisam ser observados:

– Equipamentos Ex-d devem ter uma certificação para o conjunto completo;

– Junções à prova de chama devem ser protegidas contra corrosão;

– Obstáculos sólidos não devem ser instalados em proximidades de junções flangeadas à prova de chama a distâncias menores dos que as dadas na Tabela 2.

Subgrupo do gás ou vapor	Distância mínima em mm
II A	10
II B	30
II C	40

Tabela 2 – Distâncias mínimas da instalação de obstáculos sólidos em relação a junções flangeadas à prova de chama.

A Tabela 2 faz referência aos subgrupos do gás ou vapor presente no ambiente. O subgrupo II A compreende as seguintes substâncias: propano, acetaldeído, monóxido de carbono, acetona, álcool, amônia, benzeno, benzol, butano, gasolina, exano, metano, nafta, gás natural, vapores de vernizes ou gases e vapores de risco equivalente. O subgrupo II B compreende as seguintes substâncias: ciclopropano, éter etílico, etileno (eteno), acroleína, óxido de eteno, butadieno, gases manufaturados contendo mais do que 30% em volume de hidrogênio, óxido de propileno, sulfeto de hidrogênio ou gases e vapores de risco equivalente. O subgrupo II C compreende atmosfera contendo hidrogênio, acetileno e dissulfeto de carbono.

Em relação à instalação de equipamentos elétricos de segurança aumentada ( Ex-e), alguns requisitos adicionais devem ser observados. Entre estes destacamos o seguinte:

– Motores de indução rotor gaiola devem ter uma proteção contra sobrecarga assegurando que motor seja desconectado dentro do tempo te declarado na placa de identificação.

Existem também requisitos adicionais na norma IEC 61892-7 em relação à IEC 60079-14 referentes à instalação de equipamentos elétricos de invólucro pressurizado (ex-p). Há também na norma IEC 61892-7 considerações referentes à instalação de resistores de aquecimento, ventilação, compartimentos ou edificações protegidas por pressurização e ventilação de compartimentos com baterias.

 

 Figura 5 – Painel local de controle com invólucro pressurizado (Ex-p).

Com relação à inspeção e manutenção, destacamos as seguintes medidas a serem atendidas:

– Antes que a instalação ou os equipamentos e dispositivos elétricos sejam colocados em operação deve ser feita uma inspeção inicial e depois serem periodicamente re-inspecionados para assegurar que a instalação está sendo mantida em condições satisfatórias para uso contínuo dentro da área classificada ou área perigosa;

– Alarmes e bloqueios associados a equipamentos e espaços pressurizados devem ser periodicamente testados para assegurar a operação correta;

– Os resultados das inspeções devem ser documentados em relatórios;

– A inspeção e a manutenção das instalações precisam ser executadas por pessoal experiente em cujo treinamento tenha sido incluída instrução sobre os vários tipos de proteção para áreas classificadas e prática de instalação, regulamentos e regras relevantes e princípios gerais de classificação de áreas.

Com referência à documentação, destacamos a seguinte medida:

– A classificação de áreas de uma unidade offshore deve ser documentada por meio de desenhos de classificação de áreas e conter a lista das fontes de risco – com dados para classificação de áreas.

Abordamos então a aplicação, conteúdo e requisitos das normas da série IEC 61892 sobre as instalações elétricas offshore.

O American Petroleum Institute (API) também possui em seu acervo normas técnicas consideradas relevantes para as instalações elétricas offshore. Elas são as seguintes: API RP 14 FZ , API RP 11S5 e API RP 11 S6.

API RP 14 FZ – (Design and installation of electrical systems for fixed and floating offshore petroleum facilities for unclassified and class I, Zone 0, Zone 1 and Zone 2 Locations)

Esta norma recomenda os requisitos mínimos e diretrizes para projeto, instalação e manutenção de sistemas elétricos em instalações de petróleo fixas e flutuantes localizadas em ambientes offshore para instalações em áreas não classificadas e em áreas classificadas como Zona 0, Zona 1 ou Zona 2 .

Essas instalações incluem perfuração, produção e transporte por dutos em instalações associadas com a exploração e produção de petróleo e gás. Ela não é aplicável às unidades de perfuração offshore móveis sem instalações de produção. Este documento pretende trazer um resumo das práticas elétricas básicas desejáveis para sistemas elétricos offshore. As práticas recomendadas em seu conteúdo reconhece que aspectos elétricos especiais existem para as instalações elétricas offshore.

API RP 11 S5 (Recommended practice for the application of electric submersible cable system)

Este documento cobre a aplicação (bitola e configuração) de sistemas de cabos submersíveis elétricos por fabricantes, vendedores e usuários.

API RP 11 S6 (Recommended practice for testing of electric submersible cable system)

Este documento cobre os testes de campo para o sistema de cabos para o bombeio elétrico submerso.

E assim, finalizamos então este compêndio de artigos sobre normalização de instalações elétricas offshore. O objetivo foi fornecer uma visão geral ao leitor sobre a normalização existente mais relevante sobre esse assunto, com especial destaque para as normas do TC 18 (Electrical Installations of Ships and of Mobile and Fixed Offshore Units) da IEC.

 

 

*OSCAR FELIZZOLA SOUZA é engenheiro eletricista, mestre em sistemas de gestão, consultor sênior e engenheiro de equipamentos sênior da Petrobras. É coordenador da Comissão de Estudos de Instalações Elétricas em Unidades Marítimas Fixas e Móveis do Cobei/ABNT e delegado, representando o Brasil na Comissão Técnica (TC) 18 da IEC.