- Normas e aprovações norte-americanas de áreas perigosas
- ATEX
- Marcações dos equipamentos
- Classificação da área
- Projeto dos instrumentos
- Classificação dos instrumentos
- Proteção de invólucros contra a entrada de materiais
- Níveis de integridade de segurança (SIL)

Normas e aprovações norte-americanas de áreas perigosas
Os sistema norte-americano para a certificação, a instalação e a inspeção de equipamentos em locais perigosos inclui os seguintes elementos:

Códigos de instalação

(por exemplo NEC e CEC)

Organizações desenvolvedoras de normas (SDOs)

Alemanha	França	Malta
Áustria	Grécia	Noruega
Bélgica	Holanda	Polônia
Chipre	Hungria	Portugal
Dinamarca	Irlanda	Reino Unido
Eslováquia	Islândia	República Tcheca
Eslovênia	Itália	Suécia
Espanha	Letônia	Suíça
Estônia	Lituânia
Finlândia	Luxemburgo

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ATEX
ATEX = ATmospheres EXplosibles

Existem duas diretivas europeias, que são lei desde julho de 2003, que detalham as obrigações dos fabricantes e dos usuários quanto ao projeto e ao uso de instrumentos em atmosferas perigosas.

As diretivas ATEX definem os padrões MÍNIMOS tanto para o empregador quanto para o fabricante quanto a atmosferas explosivas. É de responsabilidade do empregador conduzir um estudo sobre o risco de explosão e tomar as medidas necessárias para eliminar ou reduzir o risco.

Diretiva ATEX 94/9/EC artigo 100a
O artigo 100a descreve as responsabilidades dos fabricantes:

• Os requsitos de equipamento e sistemas de proteção destinados ao uso em atmosferas potencialmente explosivas (por exemplo, detectores de gás)
• Os requisitos de segurança e dispositivos de controle destinados ao uso fora de atmosferas potencialmente explosivas, mas exigidos para o funcionamento seguro do equipamento e dos sistemas de proteção (por exemplo, controladores)
• A classificação dos grupos de equipamentos em categorias
• Os requisitos essenciais de segurança e saúde (EHSR). Com relação ao projeto e à construção de equipamentos/sistemas

Para satisfazer a diretiva ATEX, o equipamento deve:

• apresentar a marca CE
• ter a certificação necessária de áreas perigosas
• satisfazer e reconhecer o padrão de desempenho, como EM 61779-1:2000, para detectores de gás inflamável

A classificação de áreas perigosas foi redefinida na diretiva ATEX.

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Marcações dos equipamentos

Diretiva ATEX 1992/92/EC artigo 137
O artigo 137 descreve as responsabilidades do empregador. A partir de julho de 2003, as novas instalações devem cumprir essa diretiva. As instalações existentes devem estar em conformidade a partir de julho de 2006. No Reino Unido, essa diretiva (também conhecida como a diretiva de “uso”) foi implementada pelo HSE como as normas sobre substâncias perigosas e atmosferas explosivas de 2002 (DSEAR).

Estudo dos riscos de explosão
O empregador deve conduzir um estudo de riscos que inclua:

1. Probabilidade de atmosfera explosiva
Classificação de área da zona

2. Probabilidade de fonte de ignição
Categorias de equipamentos

3. Natureza dos materiais inflamáveis
Grupos gasosos, ponto de ignição (classificação T), gás, vapor, névoas e resíduos

4. Escala do efeito de explosão
Pessoal, instalação, ambiente

Marcações adicionais ATEX

Placas de aviso sobre atmosferas explosivas
O empregador deve marcar, com placas características, os pontos de entrada a locais onde atmosferas explosivas possam vir a ocorrer:

Ao realizar o estudo do risco de explosão, o empregador deve redigir um documento de proteção contra explosões que demonstre que:

• os riscos de explosão foram definidos e avaliados
• medidas serão tomadas para alcançar os objetivos da diretiva
• os locais foram classificados por zonas
• os locais em que os requisitos mínimos serão aplicados
• o local de trabalho e os equipamentos foram projetados, operados e preservados com a devida preocupação com a segurança

O empregador deve combinar os estudos, documentos ou relatórios equivalentes de risco de explosão existentes, produzidos em outros decretos comunitários. Esse documento deve ser revisado com as alterações, extensões e conversões significativas.

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Classificação da área
Observe que todas as áreas de uma instalação ou local industrial são consideradas igualmente perigosas. Por exemplo, uma mina de carvão subterrânea é considerada sempre uma área de risco máximo, pois algum gás metano sempre pode estar presente. Por outro lado, uma fábrica em que o metano é mantido ocasionalmente no local dentro de tanques de armazenamento, seria considerada potencialmente perigosa apenas nas proximidades dos tanques ou na tubulação de conexão. Nesse caso, é necessário tomar precauções somente nas áreas em que um vazamento de gás poderia realmente ocorrer.

Para trazer algum controle normativo para o setor, portanto, algumas áreas (ou “zonas”) foram classificadas de acordo com a probabilidade de perigo que foi observada. As três zonas são classificadas como:

ZONA 0
Na qual uma mistura de ar/gás explosiva está presente permanentemente ou por períodos prolongados

ZONA 1
Na qual uma mistura de ar/gás explosiva apresenta probabilidade de ocorrer na operação normal da instalação

ZONA 2
Na qual uma mistura de ar/gás explosiva não apresenta probabilidade de ocorrer em operação normal. Nos Estados Unidos, a classificação usada com mais frequência (NEC 500) inclui apenas duas classes, conhecidas como “divisões”.

A Divisão 1 é equivalente às zonas 0 e 1 da Europa, enquanto
A Divisão 2 é o equivalente aproximado da zona 2.

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Projeto dos instrumentos
Para garantir a operação segura dos equipamentos elétricos em atmosferas inflamáveis, diversos padrões de projeto foram introduzidos. Esses padrões devem ser seguidos pelo fabricante do instrumento vendido para uso em áreas perigosas e deve ser certificado de acordo com o padrão adequado a seu uso. Da mesma maneira, o usuário é responsável por garantir que apenas o equipamento projetado corretamente seja usado na área perigosa.

No que diz respeito aos equipamentos de detecção de gás, as duas classes mais utilizadas de projeto de segurança elétrica são “à prova de fogo” (por vezes chamado de “à prova de explosões”, com o símbolo de identificação “Ex d”) e “intrinsecamente seguro”, com o símbolo “Ex i”.

Os instrumentos à prova de fogo são projetados de maneira que seu invólucro seja reforçado o suficiente para resistir a uma explosão interna de gases inflamáveis sem sofrer danos. Isso poderia resultar da ignição acidental de uma mistura de ar/combustível explosiva dentro do equipamento. As dimensões de todas as falhas na caixa ou no compartimento à prova de fogo (como uma junta da flange) devem, portanto, ser calculadas de maneira que uma chama não possa se propagar através da atmosfera externa.

Instrumentos intrinsecamente seguros são projetados de maneira que a energia interna máxima do instrumento e dos fios conectores seja mantida abaixo do necessário para causar ignição por faísca ou efeitos de aquecimento se houver uma falha interna ou em um equipamento conectado. Há dois tipos de proteção de segurança intrínseca. O maior é Ex ia, adequado para uso em áreas das zonas 0, 1 e 2; e Ex ib, adequado em áreas das zonas 1 e 2. Os instrumentos à prova de fogo só podem ser usados em áreas das zona 1 ou 2.

Maior segurança (Ex e) é um método de proteção no qual procedimentos adicionais são empregados para fornecer segurança extra ao instrumento elétrico. É adequada para equipamentos cujas peças podem produzir faíscas ou arcos, ou então superar a temperatura limite em operação normal.

Outro padrão, o encapsulamento (Ex m) é um meio de se obter a segurança através do encapsulamento de vários componentes ou de circuitos completos. Alguns produtos disponíveis hoje adquirem a certificação de segurança em função de usarem uma combinação de projetos de segurança para peças separadas. Por exemplo, “Ex e” para câmaras térmicas, “Ex i” para invólucros de circuitos, “Ex m” para componentes eletrônicos encapsulados e “Ex d” para câmaras que poderiam conter um gás perigoso.

Padrões de projeto de áreas perigosas
O “EX s” não é usado nos últimos padrões, mas pode ser encontrado em equipamentos mais antigos ainda em uso.

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Classificação dos instrumentos
Para ajudar na seleção de instrumentos para uso seguro em diferentes condições ambientais, duas designações (grupo de instrumentos e classificação da temperatura) são hoje amplamente usadas para definir as limitações.

De acordo com a norma Nº EN50014 do comitê europeu de normatização elétrica (ou seja, Comite Europeen de Normalisation Electrotechnique, ou CENELEC), os equipamentos para uso em atmosferas potencialmente explosivas estão divididos em dois grupos de instrumentos:

Grupo I
- para minas suscetíveis ao grisu (metano)

Grupo II
- para locais com uma atmosfera potencialmente explosiva, diferente das minas do grupo I

O grupo II claramente cobre uma ampla gama de atmosferas potencialmente explosivas e inclui muitos gases e vapores que constituem graus de perigo extremamente diferentes. Portanto, para separar com mais clareza as diferentes características necessárias quando é usado um gás ou vapor particular, os gases do grupo II são subdivididos conforme indicado na tabela. Geralmente, o acetileno é considerado tão instável que é relacionado à parte, apesar de ainda ser incluído nos gases do grupo II. Uma lista mais ampla de gases pode ser encontrada na norma europeia EN50014.

A classificação da classe de temperatura para os equipamentos de segurança também é muito importante para selecionar os dispositivos que detectam gás ou misturas de gases. (Em uma mistura de gases, é sempre aconselhável levar em consideração a “pior das hipóteses” de qualquer gás na mistura.) A classificação da temperatura tem relação com a temperatura máxima da superfície permitida para uma parte do instrumento. O objetivo é garantir que ela não exceda o ponto de ignição dos gases ou vapores com os quais entram em contato.

A faixa varia de T1 (450 °C) a T6 (85 °C). Os instrumentos certificados são testados de acordo com os gases ou vapores especificados nos quais eles podem ser usados. Tanto o grupo de instrumentos quanto a classificação de temperatura são indicados no certificado de segurança e no próprio instrumento.

A América do Norte e a IEC são consistentes em seus códigos T ou de temperatura. Porém, diferentemente da IEC, a América do Norte inclui valores incrementais apresentados de maneira oposta.

Classe de temperatura

 

Grupo de instrumentos

 

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Proteção de invólucros contra a entrada de materiais
Classificações com códigos são agora amplamente usadas para indicar o grau de proteção atribuído a um invólucro conta a entrada de materiais líquidos e sólidos. Essa classificação também abrange a proteção de pessoas contra o contato com qualquer peça ativa ou móvel dentro do invólucro. É necessário lembrar que estas informações são suplementares e não uma alternativa para as classificações de proteção para equipamentos elétricos usados em áreas perigosas.

Na Europa, a designação usada para indicar a proteção contra a entrada de materiais consiste nas letras IP seguidas por dois “números característicos” que indicam o grau de proteção. O primeiro número indica o grau de proteção para pessoas contra o contato com peças internas ativas ou móveis, enquanto o segundo número aponta a proteção do invólucro contra a entrada de água. Por exemplo, um invólucro com uma classificação IP65 daria total proteção contra o contato com peças

ativas ou móveis, nenhuma entrada de resíduo e estaria protegido contra a entrada de spray ou de jato d’água. Esta classificação seria adequada para uso com equipamentos de detecção de gás como controladores, mas deve-se tomar cuidado para garantir o resfriamento adequado dos aparelhos eletrônicos. A classificação IP de dois dígitos é uma forma curta mais comum utilizada na Grã-Bretanha. A versão completa internacional apresenta três dígitos após o IP, em vez de dois (por exemplo, “IP653”). O terceiro dígito representa a resistência a impacto. O significado dos números é apresentado na tabela a seguir.

 

Códigos IP (IEC/EN 60529)

 

Na América do Norte, os invólucros são classificados com o sistema NEMA. A tabela abaixo apresenta uma comparação aproximada das classificações NEMA e IP.

 

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Níveis de integridade de segurança (SIL)
Esta certificação preocupa-se basicamente com a segurança de um produto em seu ambiente de trabalho, ou seja, de que não representará ameaça por si só. O processo de certificação (em particular na Europa, com a introdução da norma ATEX para dispositivos relacionados à segurança) agora também inclui o desempenho físico/de medição do produto. O SIL apresenta uma nova visão por se preocupar com a segurança do produto em termos de que ele seja capaz de exercer sua função de segurança quando solicitado (ref.: requisito dos fabricantes IEC 61508). A demanda por seu uso é cada vez maior, à medida que é exigido dos projetistas e operadores de instalação que eles criem e documentes seus sistemas de instrumentos de segurança (ref.: requisito do usuário IEC 61511).

Normas individuais aplicáveis a tipos específicos de equipamentos estão sendo desenvolvidas pela IEC61508. Para os equipamentos de detecção de gás, a norma pertinente é a de instrumentos elétricos EN50402:2005 para a detecção e a medição de gases ou vapores, combustíveis ou tóxicos, ou de oxigênio.

Requisitos para a segurança funcional de sistemas fixos de detecção de gás
O gerenciamento de segurança trata da redução de riscos. Todos os processos têm um fator de risco. O objetivo é reduzir o risco a 0%. Para ser realista, isso não possível, então um nível aceitável de risco “tão baixo quanto racionalmente praticável” é definido. O projeto e a especificação da instalação de segurança consistem no principal fator de redução de riscos. Os procedimentos operacionais de segurança reduzem ainda mais o risco, assim como um regime abrangente de manutenção. O E/E/PES (sistema eletrônico/elétrico/eletrônico programável, na sigla em inglês) é a última linha de defesa na prevenção de acidentes. Os SIL é uma medida quantificável de capacidade de segurança do E/E/PES. Em aplicações típicas, isso se relaciona aos sistemas F&G: detectores, decodificadores lógicos e ativação/anúncio de segurança.

 

É notório que todos os equipamentos apresentam modos de falha. O principal aspecto é ser capaz de detectar quando as falhas ocorreram e tomar as medidas adequadas. Em alguns sistemas, é possível aplicar redundância para a retenção de uma função. Em outros, a autoverificação pode ser utilizada com a mesma finalidade. O objetivo principal do projeto é evitar uma situação na qual uma falha que impeça que o sistema execute sua função de segurança não seja detectada. Há uma distinção básica entre confiabilidade e segurança. Um produto que parece ser confiável pode ter modos de falha ocultos, ao passo que um equipamento que, aparentemente, apresenta um grande número de falhas pode ser mais seguro, já que nunca ou raramente apresenta-se em uma condição em que não possa realizar sua função ou em que deixe de anunciar sua incapacidade de realizá-la.

Existem quatro níveis SIL definidos. Em geral, o SIL superior é o maior número de modos de falha acomodado. Para sistemas de fogo e gás, os níveis são definidos em termos de “probabilidade média de falha em desempenhar, sob demanda, a função planejada”.

 

Um grande número de produtos atuais de detecção de fogo e gás foram projetados muito antes da introdução dos SIL. Com isso, em uma avaliação individual, eles podem alcançar apenas classificações SIL baixas ou nem isso. Esse problema pode ser superado com técnicas como diminuir os intervalos de teste de prova ou combinar os sistemas com tecnologias diferentes (dessa maneira eliminando falhas comuns de modo) para aumentar a verdadeira classificação SIL.

Para que um sistema de segurança alcance determinado SIL, é preciso considerar a soma do PFDavg.

 

Para SIL 2
PDF (sensor) + PFD (decodificador) + PDF (atuador) < 1x10-2
É preciso selecionar o SIL exigido para a instalação junto com o nível de gerenciamento de segurança dentro do próprio projeto do processo. O E/E/PES não deve ser considerado o sistema de segurança principal. O projeto, a operação e a manutenção apresentam a combinação mais significativa para a segurança de qualquer processo industrial.

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