segurancaintrinseca pdf

8/14/2019 Segurancaintrinseca pdf

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CPM - Programa de Certificao de Pessoal de Manuteno

Instrumentao

Fundamentos e Princpiosde Segurana Intrnseca


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FUNDAMENTOS E PRINCPIOS DE SEGURANA INTRNSECA@ SENAI ES, 1999

Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderrgica de Tubaro)

Coordenao Geral Evandro de Figueiredo Neto (CST)Robson Santos Cardoso (SENAI)

Superviso Rosalvo Marcos Trazzi (CST)

Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI)

Elaborao Adalberto Luiz de Lima Oliveira (SENAI)

Aprovao Wenceslau de Oliveira (CST)

Carlos Athico Prates (CST)

Alexandre Kalil Hana (CST)Marcos Antnio Ribeiro Nogueira (CST)

SENAI - Servio Nacional de Aprendizagem Industrial

CTIIAF Centro Tcnico de Instrumentao Industrial Arivaldo FontesDepartamento Regional do Esprito Santo

Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235

Bento Ferreira Vitria ESCEP 29052-121

Telefone: (027) 334-5211

Telefax: (027) 334-5217

CST Companhia Siderrgica de Tubaro

Departamento de Recursos Humanos

Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/nJardim Limoeiro Serra ES

CEP 29160-972

Telefone: (027) 348-1286Telefax: (027) 348-1077


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ASSUNTO PGINA

3 SEGURANA INTRNSECA 193.1 ORIGEM 19

3.1.1 Energia de Ignio 203.1.2 Princpios Bsicos 213.1.3 Energia Eltrica 22

3.2 LIMITADORES DE ENERGIA 233.2.1 Limite de Corrente 233.2.2 Limite de Tenso 243.2.3 Clculo de Potncia 243.2.4 Armazenadores de Energia 253.2.5 Elementos Armazenadores Controlados 26

3.2.6 prova de Falhas 273.2.7 Prova de Defeitos 283.2.8 Categorias de Proteo 28

3.2.8.1 Categoria ia 283.2.8.2 Categoria ib 28

3.2.9 Aterramento 293.2.10 Equipotencialidade dos Terras 30

3.2.10.1 Clculo da Sobretenso 313.2.11 Isolao Galvnica 32

4 CERTIFICAO 334.1 PROCESSO DE CERTIFICAO 33

4.1.1 Certificado de Conformidade 34

4.2 MARCAO 18

4.3 A CERTIFICAO DA SEGURANA INTRNSECA 364.3.1 Equipamentos Simples 364.3.2 Equipamentos Intrinsecamente Seguros 364.3.3 Equipamentos Seguros Associados 36

4.4 PARAMETRIZAO 374.4.1 Intrinsecamente Seguro 374.4.2 Intrinsecamente Seguro Associado 38

4.5 CONCEITO DE ENTIDADE 384.5.1 Aplicao de Entidade 394.5.2 Anlise das Marcaes 40

4.6 TEMPERATURA DE IGNIA ESPONTNEA 41


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ASSUNTO PGINA

5 CABLAGEM DE EQUIPAMENTOS SI 425.1 REQUISITOS DE CONSTRUO 42

5.2 REQUISITOS DE INSTALAO 425.2.1 Canaletas Separadas 425.2.2 Canaletas Metlicas 43

5.2.3 Cabos Blindados 435.2.4 Amarrao de Cabos 445.2.5 Separao Mecnica 445.2.6 Multicabos 45

5.3 MONTAGEM DE PAINIS 455.3.1 Cuidados na Montagem 465.3.2 Requisitos Gerais 485.3.3 Efeitos de Induo 47

6 APLICAES TPICAS 476.1 BARREIRAS ZENER 476.1.1 Contato Seco 476.1.2 Sensor de Proximidade 486.1.3 Solenides e Sinalizadores 496.1.4 Transmissores de Corrente 506.1.5 Conversor Pneumtico 506.1.6 Termopares 516.1.7 Termoresistncias 516.2 ISOLADORES GALVNICOS 526.2.1 Repetidores Digitais 526.2.2 Monitor de Velocidade 536.2.3 Drives Digitais 546.2.4 Repetidores Analgicos 55

6.2.4.1 Smart Transmiter 566.2.5 Drives Analgicos 56

6.2.6 Termoresistncias 576.2.7 Termopares 586.2.8 Outras Aplicaes 58

7 EXERCCIOS PROPOSTOS 608 ANEXO I Temperatura de Ignio Espontnea de Substncias 62

9 ANEXO II Normas Tcnicas 67


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Pode-se entender como um local aberto ou fechado, onde existe a possibilidade de formao duma atmosfera explosiva, podendo ser dividido em zonas de diferentes riscos, sem que haj

nenhuma barreira fsica.

1.2.3- Exploso

Do ponto de vista da qumica, a oxidao, a combusto e a exploso so reaes exotrmicas ddiferentes velocidades de reao, sendo iniciadas por uma detonao ou ignio.

1.2.4- Ignio

a chamada ocasionada por uma onda de choque, que tem sua origem em uma fasca ou arceltrico ou por efeito trmico.

1.3 - CLASSIFICAO SEGUNDO AS NORMAS EUROPIAS (IEC)

A idia de classificao das reas de risco, visa agrupar as diversas reas que possuem graus driscos semelhantes, tornando possvel utilizar equipamentos eltricos projetados especialmentpara cada rea.

A classificao baseia-se no grau de periculosidade da substncia combustvel manipulada e nfrequncia de formao da atmosfera potencialmente explosiva. Visando a padronizao doprocedimentos de classificao das reas de risco, cada Pas adota as recomendaes d

Normas Tcnicas. No Brasil a ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas) utiliza coletnea de Normas Tcnicas da IEC (International Electrical Commicion), que trata dclassificao das reas no volume IEC-79-10.

1.3.1- Classificao em Zonas

A classificao em ZONAS baseia-se na frequncia e durao com que ocorre a atmosferexplosiva.

CLASSIFICAO

EM ZONAS

DESCRIO

ZONA 0 rea onde a atmosfera explosiva, formada por gasescombustveis, ocorre permanentemente ou por longos perodos

ZONA 1rea onde a atmosfera explosiva, formada por gasescombustveis, provavelmente ocorra em operao normal dosequipamentos

ZONA 2

rea onde no provvel o aparecimento da atmosferaexplosiva, formada por gases combustveis, em condiesnormais de operao, e se ocorrer por curto perodo detempo


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GRUPO IIA Ocorre em atmosferas explosivas, onde prevalece os gases dafamlia do propeno

GRUPO IIB Ocorre em atmosferas explosivas, onde prevalece os gases dafamlia do etileno

GRUPO IIC Ocorre em atmosferas explosivas, onde prevalece os gases dafamlia do hidrognio (incluindo-se o acetileno)

Tabela 1.2 Classificao IEC em Grupos

Os gases representativos so utilizados para ensaios de equipamentos em laboratrio, pois smais perigosos que as outras substncias que representam.

1.4- CLASSIFICAO SEGUNDO AS NORMAS AMERICANAS (NEC)

A classificao de reas de risco nos EUA diferente da usada na Europa, pois seguem anormas tcnicas americanas National Fire Protection Association NFPA 70 Artigo 500 do NacionaElectrical Code.

1.4.1- Classificao em Diviso

A classificao em diviso baseia-se na fequncia de formao da atmosfera.

DIVISO DESCRIO

DIVISO 1 rea onde a atmosfera explosiva, ocorre durante a operaonormal dos equipamentos

DIVISO 2 rea onde a atmosfera explosiva, somente ocorre em condiesanormais de operao dos equipamentos

Tabela 1.3 Classificao NEC em Diviso

1.4.2- Classificao em Classes

A classificao das atmosferas explosivas em classes, determina o agrupamento dos materiaidependendo da natureza das substncias.

CLASSES DESCRIO

CLASSE I Mistura de gases ou vapores inflamveis com o ar

CLASSE II Mistura de poeiras combustveis com o ar


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CLASSE III Fibras combustveis em suspenso no ar

Tabela 1.4 Classificao NEC em Classes

1.4.3- Classificao em Grupos

As classes I e II podem ser subdivididas em grupos:

CLASSE GRUPOS DESCRIO

GRUPO A Atmosfera de gases da famlia o Acetileno

GRUPO B Atmosfera de gases da famulia do Hidrognio

GRUPO C Atmosfera de gases da famlia do EtilenoCLASSE I

GRUPO D Atmosfera de gases da famlia do Propano

GRUPO E Atmosfera de Poeiras Metlicas (Ex: Alumnio, Magnsio, etc)

CLASSE II GRUPO F Atmosfera de Poeira de Carvo

GRUPO G Atmosfera de Poeira de Gros (Ex: trigo, farinhas, soja, etc)

CLASSE III - Atmosfera de Fibras Combustveis (Ex: fibra de tecido, l de vidro)

Tabela 1.5 Classificao NEC em Grupos

1.5- COMPARAO ENTRE AS NOAMAS EUROPIA E AMERICANA

1.5.1- Quanto aos Materiais

A tabela abaixo ilustra comparativamente a classificao dos elementos representativos de cad

famlia segundo as normas IEC e NEC. Apresentamos ainda a mnima energia necessria parprovocar a detonao de uma atmosfera explosiva formada por estas substncias.

MATERIAL IEC/Europa NEC/Americana ENERGIA DEIGNIO

Metano GRUPO I No Classificado -

Acetileno CLASSE I GRUPO A

HidrognioGRUPO IIC

CLASSE I GRUPO B> 20 Joules


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analisando-se sob condies normais ou no de operao, e no deve ser menor que temperatura de ignio espontnea do gs.

importante notar que no existe correlao entre a energia de ignio do gs (grau dpericulosidade) e a temperatura de ignio espontnea, exemplo dito o Hidrognio qunecessita de 20 Joule ou 560C, enquanto o Acetaldeido requer mais de 180 Joule madetona-se espontaneamente com 140C.

evidente que um equipamento classificado para uma determinada Categoria de Temperatura dSuperfcie, pode ser usado na presena de qualquer gs (de qualquer Grupo ou Classe) desdque tenha a temperatura de ignio espontnea maior que a categoria do instrumento.

TEMPERATURADE SUPERFCIE

Categoria IEC/ Europa

Categoria NEC/ Americana

85C T6 T6

100C T5 T5

120C T4A

135C T4 T4

160C T3C

165C T3B

180C T3A

200C T3 T3

215C T2D

230C T2C

260C T2B

280C T2A

300C T2 T2

450C T1 T1

Tabela 1.8 Categorias de Temperatura de Superfcie


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2- MTODOS DE PROTEO

2.1- POSSIBILIDADE DE EXPLOSO

O risco de ignio de uma atmosfera existe se ocorrer simultaneamente: A presena de um material inflamvel, em condies de operao normal ou anormal. O material inflamvel encontra-se em um estado tal e em quantidade suficiente para forma

uma atmosfera explosiva. Existe uma fonte de ignio com energia eltrica ou trmica suficiente para causar a ignio d

atmosfera explosiva. Existe a possibilidade da atmosfera alcanar a fonte de ignio.

Figura 2.1 Tringulo de Ignio

2.1.1- Mtodos de Preveno

Existem vrios mtodos de preveno, que permitem a instalao de equipamentos eltricogeradores de fascas eltricas e temperaturas de superfcies capazes de detonar a atmosfer

potencialmente explosiva.

Estes mtodos de proteo baseiam-se em um dos princpios:

Confinamento: este mtodo evita a detonao da atmosfera, confinando a exploso em umcompartimento capaz de resistir a presso desenvolvida durante uma possvel exploso, npermitindo a propagao para as reas vizinhas. (exemplo: equipamentos prova dexploso).

Segregao: a tcnica que visa separar fisicamente a atmosfera potencialmente explosiva dfonte de ignio. (exemplo: equipamentos pressurizados, imersos e encapsulados).


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Preveno: neste mtodo controla-se a fonte de ignio de forma a no possuir energi

eltrica e trmica suficiente para detonar a atmosfera explosiva. (exemplo: equipamentointrinsecamente seguros).

2.2- PROVA DE EXPLOSO (Ex d)

Este mtodo de proteo baseia-se totalmente no conceito de confinamento. A fonte de ignipode permanecer em contato com a atmosfera explosiva, consequentemente pode ocorrer umexploso interna ao equipamento.

Um invlucro prova de exploso deve suportar a presso interna desenvolvida durante

exploso, impedindo a propagao das chamas, gases quentes ou temperaturas de superfcie.

Desta forma o invlucro prova de exploso deve ser construdo com um material muitresistente, normalmente alumnio ou ferro fundido, e deve possuir um interstcio estreito e longpara que os gases quentes desenvolvidos durante uma possvel exploso, possam ser resfriadosgarantindo a integridade da atmosfera ao redor.

Figura 2.2 Diagrama esquemtico de um invlucro prova de exploso

Os cabos eltricos que entra, e saem do invlucro devem ser conduzidos por eletrodutometlico, pois tambm so considerados como uma fonte de ignio. Para evitar a propagao duma exploso interna, atravs das entradas e sadas de cabo do invlucro, devem ser instaladoUnidades Seladoras, que consistem de um tubo roscado para unio do eletroduto com invlucro, sendo preenchida com uma massa especial que impede a propagao das chamaatravs dos cabos.


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2.2.1- Caractersticas

Os invlucros Prova de Exploso no so permitidos, em zonas de alto risco (Zona 0),pois a integridade do grau de proteo depende de uma correta instalao e manuteno.Abaixo indicamos alguns desses problemas:

A segurana do invlucro prova de exploso depende da integridade mecnica, tornandnecessrio uma inspeo de controle peridica.

No possvel ajustar ou substituir componentes com o equipamento energizadodificultando os processos de manuteno.

Normalmente tambm encontram-se dificuldades de se remover a tampa frontal, poi

necessita da ferramenta especial para retirar e colocar vrios parafusos, sem contar o riscna integridade da junta(interstcio).

A umidade atmosfrica e a condensao podem causar corroses nos invlucros e seueletrodutos, obrigando em casos especiais a construo do invlucro e metais nobres como ao inoxidvel, bronze, etc; tornando ainda mais caro os invlucros devido ao seu peso.

Figura 2.3 Invlucro Prova de Exploso


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2.2.2- Aplicaes

Este tipo de proteo indispensvel nas instalaes eltricas em atmosferas explosivasprincipalmente nos equipamentos de potncia, tais como: painis de controle de motoresluminrias, chaves de comando, etc.

Figura 2.4 Invlucro prova de exploso Figura 2.5 Luminria Prova de ExplosoCom Eletroduto e Unidade Seladora

Figura 2.6 Micro Switch Figura 2.7 Sirene Eltrica Prova de Exploso prova de Exploso


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2.4- ENCAPSULADO (Ex m)

Este tipo de proteo, tambm baseado no princpio da segregao, prevendo que ocomponentes eltricos dos equipamentos sejam envolvidos por uma resina, de tal forma que atmosfera explosiva externa no seja inflamada durante a operao.

Normalmente esse tipo de proteo complementar em outros mtodos, e visa evitar o curtcircuito acidental.

Este mtodo pode ser aplicado a reed rel, botoeiras com cpula do contato encapsuladosensores de proximidade e obrigatoriamente nas barreiras zener.

Figura 2.9 Circuito Eletrnico Encapsulado

2.5- IMERSO EM LEO (Ex o)

Tambm neste tipo de proteo, o princpio baseia-se na segregao, evitando que a atmosferpotencialmente explosiva atinja as partes do equipamento eltrico que possam provocar detonao.

A segregao obtida emergindo as partes vivas (que podem provocar fascas ou as superfciequentes) em um invlucro com leo. Normalmente utilizado em grandes transformadoresdisjuntores e similares com peas mveis, aconselhado para equipamentos que no requeremmanuteno frequente.

Figura 2.10 Transformador Imerso em leo


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2.6- ENCHIMENTO DE AREIA (Ex q)

Similar ao anterior sendo que a segregao obtida com o preenchimento do invlucro com pnormalmente o p do quartz ou areia, evitando desta forma inflamar da chama, quer peltemperatura excessiva das paredes do invlucro ou da superfcie. Encontrado como forma dproteo para leito de cabos no piso.

Figura 2.12 Leito de cabos imersos em areia

2.7- SEGURANA INTRNSECA (Ex i)

A Segurana Intrnseca o mtodo representativo do conceito de preveno da ignio, atravda limitao da energia eltrica.

O princpio de funcionamento baseia-se em manipular e estocar baixa energia eltrica, que devser incapaz de provocar a detonao da atmosfera explosiva, quer por efeito trmico ou pofascas eltricas.

Em geral pode ser aplicado a vrios equipamentos e sistemas de instrumentao, pois a energieltrica s pode ser controlada a baixos nveis em instrumentos, tais como: transmissoreeletrnicos de corrente, conversores eletropneumticos, chaves-fim-de-curso, sinaleiro

luminosos, etc.Este mtodo ser amplamente abordado no prximo captulo.

2.8- SEGURANA AUMENTADA (Ex e)

Este mtodo de proteo nos conceitos de supresso da fonte de ignio, aplicvel que emcondies normais de operao, no produza arcos, fascas ou superfcies quentes que podemcausar a ignio da atmosfera explosiva para a qual ele foi projetado. So tomadas aind


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medidas adicionais durante a construo, com elevados fatores de segurana, visando a protesob condies de sobrecargas previsveis.

Esta tcnica pode ser aplicada a motores de induo, luminrias, solenides, botes de comandoterminais e blocos de conexo e principalmente em conjunto com outros tipos de proteo.

A normas tcnicas prevem grande flexibilidade para os equipamentos de Segurana Aumentadapois permitem sua instalao em Zonas 1 e 2, onde todos os cabos podem ser conectados aoequipamentos atravs de pensa-cabos, no necessitando mais dos eletrodutos metlicos e suaunidades seladoras.

Figura 2.12 Motor de Segurana Aumentada Figura 2.13 Solenide de Segurana Aumentada

2.9- NO ASCENDVEL (Ex n)

Tambm baseado nos conceitos de supresso da fonte de ignio, os equipamentos nascendvel so similares aos de Segurana Aumentada.

Este mtodo os equipamentos no possui energia suficiente para provocar a detonao d

atmosfera explosiva, como os de Segurana Intrnseca, mas no prevem nenhuma condio dfalha ou defeito.

Sua utilizao ser restrita Zona 2, onde existe pouca probabilidade de formao da atmosferpotencialmente explosiva, o que pode parecer um fator limitante, mas se observar que a maioparte dos equipamentos eltricos esto localizados nesta zona, pode-se tornar muito interessante

Um exemplo importantes dos equipamentos no ascendvel so os multiplex, instalados na Zon2, que manipulam sinais das Zonas 1 e os transmite para a sala de controle, com umcombinao perfeita para a Segurana Intrnseca, tornando a soluo mais simples e econmica


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Figura 2.14 Multiplex No Ascendvel

2.10- PROTEO ESPECIAL (Ex s)

Este mtodo de proteo, de origem alem, no est coberto por nenhuma norma tcnica e fodesenvolvido para permitir a certificao de equipamentos que no sigam nenhum mtodo dproteo, e possam ser considerados seguros para a instalao em reas classificadas, po

meios de testes e anlises do projeto, visando no limitar a inventividade humana.

2.11- COMBINAES DAS PROTEES

O uso de mais um tipo de proteo aplicado a um mesmo equipamento uma prtica comumComo exemplo temos: os motores prova de Exploso com caixa de terminais SeguranAumentada, os botes de comando com cpula dos contatos separados por invlucrEncapsulado; os circuitos Intrinsecamente Seguros onde a barreira limitadora de energia montada em um painel pressurizado ou em um invlucro Prova de Exploso.

2.12- Aplicao dos Mtodos de Proteo

A aplicao dos mtodos de proteo est prevista nas normas tcnicas, e regulamenta as reade risco onde os diversos mtodos de proteo podem ser utilizados, pois o fator e risco de cadrea foi levado em conta na elaborao das respectivas normas.


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MTODO DE

PROTEO CDIGO ZONAS PRINCPIOS

PROVA DE EXPLOSO Ex d 1 e 2 Confinamento

PRESSURIZADO Ex p 1 e 2

ENCAPSULADO Ex m 1 e 2

IMERSO EM LEO Ex o 1 e 2

IMERSO EM AREIA Ex q 1 e 2

Segregao

Ex ia 0, 1 e 2INTRINSICAMENTE SEGURO

Ex ib 1 e 2

SEGURANA AUMENTADA Ex e 1 e 2

NO ASCENDVEL Ex n 2

Supresso

ESPECIAL Ex s 1 e 2 Especial

Tabela 2.1 Aplicao dos Mtodos de Proteo

Nota: os equipamentos projetados para a Zona 0 podem ser instalados na Zona 1 e 2, bem como os da Zona podem tambm ser instalados na Zona 2

3- SEGURANA INTRINSECA (Exi)

3.1- ORIGEM

A origem da segurana intrnseca data do incio do sculo na Inglaterra, quando uma exploso emuma mina de carvo mineral provocou a perda de muitas vidas. Uma comisso foi formada parinvestigar as causas do acidente, comeou-se ento a analisar a possibilidade da ignio ter sidprovocada por uma fasca eltrica, no circuito de baixa tenso que era utilizado na poca.

Os mineiros acionavam uma campainha avisando os trabalhadores da superfcie, que os vageestavam carregados com o minrio.


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A campainha era acionada por uma ferramenta metlica, que fechava o circuito atravs de um pade fios distribudos pelas galerias. Como a fonte de energia era composta por uma bateria de sei

clulas Leclanche, com baixa tenso e corrente, o circuito era considerado seguro.

Figura 3.1 Sistema de Sinalizao em Minas

Uma pesquisa posterior provou que o fator mais importante, afim de considerar um circuito segur a energia que ele armazena.

No caso da mina a energia estava armazenada no indutor da campainha e nos longos fios dinterligao. A circulao da corrente no ponto de chaveamento, se no for devidamente limitadapode gerar nveis de energia capazes de provocar uma arco eltrico, com potncia suficiente pardetonar uma mistura explosiva. O conceito de Segurana Intrnseca havia nascido,

Desde ento os equipamentos eltricos e seus circuitos, tinham de ser projetados de forma a nproduzir arcos capazes de detonar as substncias potencialmente explosivas.

Estava criado o primeiro rgo de teste e certificao de sistemas de sinalizao para minas. Oestudos subsequentes e a aplicao de componentes eletrnicos permitiu a utilizao doconceitos para as indstrias e superfcies.

3.1.1- Energia de Ignio

Toda mistura possui uma energia mnima de ignio (MIE - Minimum Ignition Energy)que abaixdeste valor impossvel se provocar a detonao; em funo da concentrao da mistura, oseja: da quantidade de combustvel em relao a quantidade de ar.


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A figura abaixo compara a curva do Hidrognio com o Propano, ilustrando a energia da fonte dignio, que efetivamente provoca a detonao em funo da concentrao de mistura, ou seja

da quantidade de combustvel em relao a quantidade de ar.

Figura 3.2 Relao da Energia de Ignio em funo da Concentrao

O ponto que requer menor energia para provocar a detonao chamado de MIE (MinimumIgnition Energie), sendo tambm o ponto onde a exploso desenvolve maior presso, ou seja exploso maior.

Fora do ponto de menor energia MIE, a mistura necessita de maiores quantidades de energipara provocar a ignio, ou seja: a energia de ignio funo da concentrao da mistura.

As concentraes abaixo do limite mnimo de explosividade LEL (Lower Explosive Limit) nocorre mais a exploso pois a mistura est muito pobre ou seja muito oxignio para pouccombustvel.

Analogamente quando a concentrao aumenta muito, acima do limite mximo de explosividadUEL (Upper Explosive Limit), tambm no ocorre mais a exploso devido ao excesso dcombustvel, mistura muito rico.

Os circuitos de Segurana Intrnseca sempre manipulam e armazenam energias, abaixo do limitmnimo de explosividade dos gases representativos da cada famlia, considerando assim aconcentraes mais perigosas. Desta forma mesmo em condies anormais de funcionamentdos equipamentos o circuitos de Segurana Intrnseca no provocam a ignio pois no possuenergia suficiente para isto, tronando a instalao segura permitindo montagens at mesmo nZona 0.


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3.1.2- Princpios

O princpio bsico de segurana intrnseca manipular e armazenar baixa energia, de forma quo circuito instalado na rea classificada nunca possua energia suficiente(manipulada armazenada) capaz de provocar a ignio da atmosfera potencialmente explosiva.

Figura 3.3 Manipulao e armazenagem de energia controlada

3.1.3- Energia Eltrica

Dentro deste princpio, a energia total que o circuito intrinsecamente pode conter deve ser menoque a mnima energia de ignio MIE.

Transportando a energia em potncia eltrica, obtemos a curva ao lado, que ilustra as mximatenses versus as mximas correntes de um circuito Exi.

Existem trs curvas, uma para cada grupo, pois quanto maior a periculosidade da mistura menoser a energia necessria para a ignio e menor a potncia que pode ser segurament

manipulada, desta forma notamos que um equipamento projetado para IIC pode ser utilizado emIIB.

Analisando a curva podemos notar que a segurana intrnseca pode ser aplicada comsucesso a equipamentos que consomem pouca energia, tornando-se uma opo para ainstrumentao.


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A corrente mxima ocorre quando a chave est fechada, sendo seu valor limitado pela resistnci

R, onde tambm adotaremos a conveno de Io que pode ser calculado pela diviso de Uo por R

Quando a tenso mxima Uo a corrente nula pois a chave est aberta, e quando a corrente mxima Io a tenso nula, pois a chave est fechada, portanto a mxima transferncia dpotncia ocorre no ponto mdio da curva, conforme ilustra a Figura 3.8 a seguir:

P = U x I

Po = Uo x Io2 2

Po = Uo x Io4

Figura 3.8 Curva de Transferncia de Potncia

3.2.4- Armazenamento de Energia

Com o circuito anterior evitamos a detonao pelo controle de energia manipulada, mas nconsideramos que em vez de um simples contato poderamos ter um circuito eletrnico, como dum transmissor de corrente, invalidando o estudo que no previa o armazenamento de energia.

Este armazenamento de energia ocorre principalmente nos circuitos eletrnicos e no cabo dinterligao que em longos comprimentos passa a ter capacitncia e indutncia distribudconsiderveis.


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A energia armazenadas nos capacitores ( E = C.V2 ) liberada quando o contato fecha

sobrepondo-se na alimentao do campo, gerando uma fasca que pode causar a ignio. J efeito indutivo abre-se o contato pois a energia proporcional a variao da corrente ( E = L.I2 )

Figura 3.10 Circuitos Armazenadores de Energia

3.2.5- Elementos Armazenadores Controlados

Conforme verificamos no item anterior, a energia armazenada em elementos armazenadores denergia muito significativa, principalmente se considerarmos os efeitos em conjunto da

capacitncias e indutncias, e portanto deve ser limitada.

Com uma forma prtica de normas tcnicas apresentam a idia de limitarmos os elementoarmazenadores de energia do circuito do campo e do cabo.

Para tanto existem curvas de capacitncia em funo da tenso e indutncia em funo dcorrente do circuito (medidas em condies de defeito), de forma que se respeitados essevalores o circuito pode conter capacitores e indutores mas a energia total envolvida permanecabaixo do MIE.

Figura 3.10 Circuitos Armazenadores de Energia Controlados


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A figura abaixo ilustra uma situao hipottica onde ocorre um defeito na isolao dtransformao, que passa a fornecer uma tenso mais elevada para o limitador de energi

(defeito).

Figura 3.14 Circuito Prova de Defeitos

O diodo zener um limitador de tenso por um problema de fabricao (defeito 1), como poexemplo na dopagem do material semicondutor, se rompe rapidamente antes do tempo previstpara a abertura do fusvel (defeito 2).

Analisando o circuito verificamos que existe ainda um outro diodo, que garante a segurana delemento instalado na rea classificada.

3.2.8- Categorias de Proteo

Os equipamentos intrinsecamente seguros so classificados em duas categorias:

3.2.8.1- Categoria ia

Esta categoria mais rigorosa e prev que o equipamento possa sofrer at dois defeitoconsecutivos e simultneos mantendo com um fator de segurana 1,5, aplicado sobre as tensee correntes, visando a incapacidade de provocar a ignio. Motivo pelo qual se assegura utilizao desses equipamentos at nas zonas de risco prolongados (Zona 0).

3.2.8.2- Categoria ib

A categoria menos rigorosa, possibilitando a instalao dos equipamentos apenas nas Zonas e 2 devendo assim assegurar a incapacidade de provocar a detonao da atmosfera quandhouver um defeito no circuito, mantendo tambm o fator de segurana como 1,5.

A aplicao dos fatores de segurana so objetos de estudo aprofundado para os projetistas docircuitos intrinsecamente seguros, no sendo um fator importante para os usurios doinstrumentos, que devem preocupar-se apenas em utilizar os equipamentos em zonaadequadas.


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3.2.9- Aterramento

Visando ainda eliminar a possibilidade de ignio, o circuito deve estar apto a desviar asobretenses perigosas capazes de provocar uma centelha eltrica na rea classificada.

Figura 3.15 Circuito com Falta a Terra

Um sistema de aterramento com alta integridade deve ser utilizado para conexo do circuitlimitador de energia, como nico circuito capaz de desviar a corrente gerada por uma sobretensem relao ao potencial da terra.

Figura 3.16 Circuito com Aterramento ntegro

As normas tcnicas recomendam que o sistema de aterramento ntegro deve possuir impedncimenor que 1, para garantir a eficcia do circuito.

O limitador de energia da figura acima tambm conhecido barreira zener, que pode varia

ligeiramente dependendo de fabricante para fabricante e tambm devido ao tipo de sinal, mafundamentalmente tem a mesma funo.3.2.10- Equipotencialidade dos Terras

Alm do problema de termos o aterramento ntegro (


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Calculando a Tenso no Terra do Campo:U1 = 3,34 x 10 A = 33,4 V

Calculando a Tenso U no Conversor:U = 33,4 V + 24 V = 57, 4 V

Desta forma podemos verificar que a tenso do instrumento subiu de 24V para 57,4V o que pem risco a instalao que era considerada segura.

3.2.11- Isolao Galvnica

Conforme ilustra a figura abaixo, a barreira zener s eficaz se o sistema de aterramento fo

ntegro, mas sabemos que na prtica muito difcil de se construir e manter um aterramento comimpedncia menor que 1 .

Figura 3.21 Falha de Aterramento na Barreira Zener

Visando eliminar este problema desenvolveu-se a tcnica de isolao galvnica que possibilitdispensar-se a conexo do limitador de energia ao sistema de aterramento seguro.A figura abaixo ilustra um circuito seguro bsico de isolador galvnico, onde temos a rede dcorrente alternada conectada a um transformador redutor de tenso e a seguir uma fonte dcorrente contnua.

Figura 3.22 Acionador de Solenide com Isolao Galvnica


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O processo de certificao utilizado conhecido como Certificado de Prottipo, onde o fabricantencaminha uma amostra do equipamento ao laboratrio, que analisa o projeto, realiza os ensaio

e se aprovado, emite um Relatrio de Inspeo e Ensaios com os resultados obtidoencaminhando ao Inmetro para a emisso do certificado, conforme ilustra a prxima pgina.

No momento estamos em um processo de transio visando certificar a linha de produo, onde Certificado teria um prazo de validade e durante este perodo o Inmetro com o Cepel realizamuma inspeo na linha de fabricao verificando se os processos e os componentes utilizadopermanecem os mesmos do prottipo aprovado, inclusive devem ser recolhidas amostras paranlises mais detalhadas no laboratrio.

Este processo de certificao aplicado a todos os tipos de proteo, ou seja, todos os produtofabricados no Brasil devero possuir seu Certificado com inspeo da fabricao.

4.1.1- Certificado de Conformidade

A figura 4.1 ilustra um certificado de conformidade emitido pelo Inmetro, aps os testes e ensaiorealizados no laboratrio Cepel / Labex:

4.1.2- Marcao

A marcao a identificao do equipamento, que visa informar o tipo de proteo e acondies que deve ser utilizado, apresentado de uma forma simples para fcil memorizao identificao dos instrumentos.


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Figura 4.1 Certificado de Conformidade


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4.3- A CERTIFICAO DA SEGURANA INTRNSECA

A certificao da segurana intrnseca depende do tipo de equipamento, pois eles se subdividemse em:

4.3.1- Equipamentos Simples

Neste grupo esto enquadrados os equipamentos e componentes simples que manipulame armazenam energia abaixo de 20Joules, ou seja, no pode exceder nenhuma dasgrandezas: 1,2V, 0,1A ou 25mW.

Como estes equipamentos no possuem energia suficientes para provocar a ignio d

atmosfera, no necessrio a sua certificao, como exemplo podemos citar os sensorepassivos (termopares, termoresistncias, potencimetros, etc.)

4.3.2- Equipamentos Intrinsecamente Seguros

So os equipamentos que possuem todos os equipamentos de campo: transmissores de correnteposicionadores, vlvulas solenides, sensores de proximidade, etc).

Estes equipamentos devem ser certificados para verificar os requisitos das normas, visandconfirmar a quantidade mxima de energia que seguramente se podem manipular, alm d

quantificar o armazenamento de energia nos circuitos internos, o que permite sua instaladentro da atmosfera explosiva.

4.3.3- Equipamentos Intrinsecamente Seguros Associados

So os circuitos de interfaceamento dos equipamentos SI (Intrinsecamente Seguros)com oequipamentos comuns NSI (no intrinsecamente seguros), ou seja, o equipamentos que contm circuito limitador de energia, como por exemplo as barreiras zener, os isoladores galvnicos comentradas e sadas intrinsecamente seguras.

No processo de certificao destes equipamentos so verificados a conformidade do projeto comas normas, visando determinar a mxima energia enviada para o equipamento de campobaseado nas mximas energias que podem ser manipuladas em cada grupo, cuja fonte deve seinstalada fora da rea classificada.


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4.4- PARAMETRIZAO

A parametrizao um sistema de certificao prprio para a Segurana intrnseca, que informparmetros para o equipamento intrinsecamente seguro, elemento de campo, e para oequipamentos intrinsecamente seguros associados, limitador de energia, de forma a tornar fcil verificao de compatibilidade entre eles, visando eliminar a certificao conjunta doequipamentos permitindo ao usurio livre escolha entre os modelos e fabricantes.

4.4.1- Intrinsecamente Seguro

Ui - tenso mxima de entradaMxima tenso que pode ser aplicada aos terminais intrinsecamente seguros, sem afetar o tipo dproteo.

Ii - corrente mxima de entradaMxima corrente que pode ser aplicada aos terminais intrinsecamente seguros, sem afetar o tipde proteo.

Pi - potncia de entradaMxima potncia de entrada que pode ser seguramente dissipada internamente no equipamentintrinsecamente seguro de entrada.

Ci - capacitncia interna mximaCapacitncia interna mxima vista atravs dos terminais intrinsecamente seguro de entrada.

Li - indutncia interna mximaIndutncia interna mxima vista atravs dos terminais intrinsecamente seguros de entrada.

Um - tenso mximaMxima tenso RMS ou CC que pode ser aplicada aos terminais no intrinsecamente seguros dum equipamento associado, sem afetar o tipo de proteo.

4.4.2- Intrinsecamente Seguro Associado

Uo - tenso mxima de circuito aberto

Mxima tenso (Pico ou CC) que aparece nos terminais intrinsecamente seguros de sada, emcircuito aberto.

Io - corrente mxima de curto-circuitoMxima corrente (Pico ou CC) que pode ser obtida nos terminais intrinsecamente seguros dsada, quando em curto-circuito.

Po - potncia mxima de sadaMxima potncia que pode ser obtida nos terminais intrinsecamente seguros de um equipamentoeltrico.


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Co - capacitncia externa mximaMxima capacitncia que pode ser conectado aos terminais intrinsecamente seguros, sem afeta

o tipo de proteo.

Lo - indutncica externa mximaMxima indutncia que pode ser conectada aos terminais intrinsecamente seguros, sem afetar tipo de proteo.

4.5- CONCEITO DE ENTIDADE

O conceito de entidade quem permite a conexo de equipamentos intrinsecamente seguros comseus respectivos equipamentos associados.

A tenso (ou corrente) que o equipamento intrinsecamente seguro pode receber e manter-sainda intrinsecamente seguro deve ser maior ou igual ao tenso (ou corrente) mximfornecido pelo equipamento associado.

Adicionalmente, a mxima capacitncia, (e indutncia) do equipamento intrinsecamentseguro, incluindo-se os parmetros dos cabos de conexo, deve ser maior ou igual a mximcapacitncia (e indutncia) que pode ser conectada com segurana ao equipamentassociado.

Se estes critrios forem empregados, ento a conexo pode ser implantada com total seguranaindependentemente do modelo e do fabricante dos equipamentos.

Uo Ui

Io Ii

Po Pi

Lo Li + Lcabo

Co Ci + Ccabo

4.5.1- Aplicao da Entidade

Para exemplificar o conceito da entidade, vamos supor o exemplo da figura abaixo, onde temoum transmissor de presso Exi conectado a um repetidor analgico com entrada Exi.


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Os dados paramtricos dos equipamentos foram retirados dos respectivos certificados dconformidade do Inmetro / Cepel, e para o cabo o fabricante informou a capacitncia e indutnci

por unidade de comprimento.

Figura 4.2 Exemplo de Interconexo

Transmissor de Presso Br Exia IIC T6Ui = 38 V

Ii = 103 mAPi = 0,98 WLi = 0 mHCi = 30 nF

Repetidor Analgico Br Exib IICU0 = 28,7 VIo = 98 mAPo = 703 mWLo = 3mHCo = 65 nF

Cabo de InterconexoComprimento 500 mIndutncia de 2 mH/KmLcabo = 1 mHCapacitnica 20 nF/KmCcabo = 10 nF


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CLCULO DA INTERCONEXO:

Energia ManipuladaUi = 38 V Uo = 28,7 VIi = 103 mA Io = 98 mAPi = 980 mW Po = 703 mW

Energia ArmazenadaLi + Lcabo = 0 + 1 mH = 1 mH Lo = 3 mHCi + Ccab0 = 30 nF + 10 nF = 40 nF Co = 65 nF

Como todas as inequaes foram satisfeitas, concluimos que perfeitamente segura interconexo dos instrumentos.

4.5.2- Anlise das Marcaes

Um limitador de energia pode ser certificado para as duas categorias e para os trs grupos dgases, sendo que quanto menor o grau de risco maior sero os elementos armazenadores denergia que podero ser conectados, conforme ilustra a tabela 4.1 a seguir:

CATEGORIA ia ib

GRUPO IIC IIB IIA IIC IIB IIALo 2,5 mH 5 mH 10 mH 38 mH 155mH 460 mH

Co 514 nF 1,9 F 5,5 F 1,1 F 6 F 30 F

Tabela 4.1 Parmetros e Entidades

Equipamentos de marcadores diferentes podem ser seguramente interconectados, desde que favor da segurana, ou seja:

Um instrumento de campo ia pode ser conectado com um limitador de energia ib, desd

que a associao seja instalada em uma Zona 1 ou 2.

Pode-se utilizar os dados de armazenamento de energia de um instrumento para o grupo IIB efetuar ao clculos com um limitador de energia IIC, desde que utilizados apenas em grupo IIBe IIA.

Tambm pode-se utilizar ao dados de um limitador de energia ib IIA, para o clculo com uminstrumento de campo ib IIC, desde que utilizamos apenas nas Zonas 1 e 2 e no grupo IIA.


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4.6- Temperatura de Ignio Espontnea

Lembramos que todo equipamento para atmosferas explosivas possui uma classificao segunda temperatura de superfcie que pode ser desenvolvida, conforme apresentado no item 1.6.1.

A classificao por temperatura independente da classificao por grupos e zonas, como poexemplo o etileno do grupo IIB que possui temperatura de ignio espontnea de 425C, que menor que a do Hidrognio do grupo IIC (mais perigoso) que da ordem de 560C.

No anexo I apresentamos uma lista de elementos qumicos e substncias mais comunencontrados na indstria, classificados por grupo e com suas respectivas temperaturas de igniespontnea.

5- CABLAGEM DE EQUIPAMENTOS SI

A norma de instalao no detalha o suficientemente os requisitos de construo e instalao dofios e cabos em circuitos intrinsecamente seguros.5.1- REQUISITOS DE CONSTRUO:

A rigidez eltrica deve ser maior que 500 Uef. O condutor deve possuir isolante de espessura maior que 0,2 mm. Quando houver blindagem esta deve cobrir no mnimo 60% da superfcie.

5.2- REQUISITOS DE INSTALAO:

O principal requisito de instalao dos cabos de segurana intrnseca, que passaremos a chamaapenas de cabos SI, a isolao em relao aos circuitos no intrinsecamente seguros, quchamaremos de NSI.

A inteno da isolao de no permitir que em casos de falhas o limitador de energia sejeliminado do loop Exi, o que certamente provocaria a detonao da atmosfera explosiva. Visandesclarecer os procedimentos prticos apresentamos as configuraes mais indicadas para afiaes intrinsecamente seguras:


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5.2.1- Caneletas Separadas

Os cabos SI podem ser separados dos cabos NSI, atravs de caneletas separadas.

Especialmente indicado para as fiaes internas de gabinetes e armrios de barreiras.

Figura 5.1 Canaletas Plsticas Separadas

5.2.2- Caneletas Metlicas

As caneletas metlicas podem ser usadas para separar as fiaes Si da NSI, desde qudevidamente aterradas no mesmo aterramento das estruturas metlicas das reas classificada(no precisa ser o aterramento ntegro com impedncia menor que 1). Normalmente indicadpara as bandejas e leitos de cabos.

Figura5.2 Canaletas Metlicas Separadas

5.2.3- Cabos Blindados

Quando a separao dos cabos em caneletas distintas no for prtica, pode-se utilizar caboblindados com malha de terra devidamente aterrada no condutor equipotencial, no mesmo pontque o circuito SI do qual ele faz parte.

Caso haja necessidade de aterramento por razes funcionais em outros pontos, deve-se utilizacapacitores cermicos inferiores a 1nF/1500V.


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Figura 5.3 Mesma Canaleta, Cabos Blindados

5.2.4- Amarrao dos Cabos

Os cabos SI e NSI podem ser montados em uma mesma caneleta desde que separados com umdistncia superior a 50 mm, devidamente amarrados.

Empregado normalmente em painis com circuitos SI, onde seu encaminhamento atravs dcaneletas no prtico.

Figura 5.4 Mesma canaleta, Cabos Amarrados

5.2.5- Separao Mecnica

A separao mecnica dos cabos SI dos NSI uma forma simples e eficaz para a separao docircuitos.

Quando utiliza-se caneletas metlicas, deve-se aterrar junto as estruturas metlicas.


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Figura 5.5 Canaletas com Separao

5.2.6- Multicabos

Cabo multivias com vrios circuitos SI no deve ser usado em Zona 0, sem antes um estudo dacombinaes das possveis falhas. Cabos multivias fixo, com proteo externa adicional contrdanos mecnicos, somente circuitos SI (


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Figura 5.7 Exemplo de Separao por Canaletas

A separao dos circuitos SI e NSI podem tambm ser efetivada por placas de separametlicas ou no, ou por uma distncia maior que 50 mm.

Figura 5.8 Montagem com Entradas Separadas Figura 5.9 Montagem com Separador

5.3.1- Cuidados na Montagem

Alm de um projeto apropriado cuidados adicionais devem ser observados nos painiintrinsecamente seguros, pois como ilustra a figura 5.10 onde por falta de amarrao nos cabosuma falha pode ocorrer. J na figura 5.11 a falta da placa de separao provocou a falha.


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Figura 5.10 Falta de Amarrao Figura 5.11 Falta de Separao

5.3.2- Requisitos Gerais

deve-se estudar o mtodo de fiao para evitar que um circuito SI entre em contato com o NSno caso de um fio ser desconectado.

Os circuitos SI (invlucros, terminais, cabos, etc) devem ser identificados claramente, atravde placas ou cdigos de cores (recomenda-se o azul).

5.3.3- Efeitos de Introduo

Nos circuitos intrinsecamente seguros deve-se evitar os efeitos dos campo eltricos oeletromagnticos, oriundos da proximidade com cabos de alta tenso e corrente. Para tal deve-sutilizar a boa prtica de se elevar a distncia de escoamento da fonte de perturbao, alm dutilizar tcnicas de transposio e blindagem nos cabos dos circuitos SI.

6- APLICAES TPICAS

Neste captulo iremos ilustrar aplicaes tpicas dos equipamentos Intrinsecamente Seguros tipBarreira Zener e Isoladores Galvnicos, classificando as aplicaes de acordo com a funo delemento do campo.

6.1- BARREIRAS ZENER

As barreiras zener podem diferenciar-se quanto a disposio dos componentes, adaptando-se atipo de sinal manipulado (contnuo positivo, ou negativo ou ainda alternado), mas sua funbsica idntica ao descrito anteriormente.


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6.1.1- Contato Seco

A figura 6.1 a seguir ilustra um circuito com um contato seco que atua um rel auxiliar, protegidpela barreira que possui diodo zener de 28V, acima da tenso da fonte.

importante notar que o circuito acrescenta uma resistncia end to end de 300 (quconsidera a resistncia do fusvel e do resistor).

Para efeitos operacionais foi introduzido no circuito uma resistncia de loop de 600 , semconsiderar a resistncia da cablagem, o que pode influir no funcionamento, pois o rel se no fodevidamente escolhido, pode no operar devido a baixa corrente.

Figura 6.1 Barreira Zener com Contato Seco

6.1.2- Sensor de proximidade

Na aplicao com sensores de proximidade tipo Namur, prprio para instalao em reaclassificadas, a barreira zener deve ser instalada entre o sensor e o amplificador para os sensoreNamur (DIN - 19234).

Recomenda-se um teste prtico para confirmar o funcionamento operacional do amplificadoNamur com a introduo da barreira zener.


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Figura 6.2 Barreira Zener com Sensor Namur

6.1.3- Solenides e Sinalizadores

A aplicao da barreiras zener por acionamento, no muito encontrada na prtica pois esteelementos necessitam de potncias mais altas, da ordem de 1W o que se torna invivel para olimitadores de corrente resistivos.

Figura 6.3 Barreira Zener com Solenide


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Figura 6.4 Barreira Zener com Sinalizador Luminoso

6.1.4- Transmissores de CorrenteNo caso de transmissores de corrente deve-se escolher a barreira zener de forma que resistncia end to end, no seja suficiente para causar uma queda de tenso capaz de impedo funcionamento do transmissor devido a tenso de alimentao estar abaixo do mnimo.

Deve-se analisar ainda a soma das resistncias do cabo de conexo com a resistncia end t

end da barreira, que no deve ser superior a mxima resistncia de loop do transmissor.

Figura 6.6 Barreira Zener com Transmissor de Corrente

Nota: Deve-se assegurar que a barreira zener permite a passagem de sinais digitais naaplicaes com transmissores inteligentes.


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6.1.5- Conversor Eletropneumtico

Nas aplicaes com conversores deve-se assegurar que a barreira zener no oferea umresistncia (R end to end mais R do cabo), superior ao permitido pelo instrumento de campo.

Figura 6.7 Barreira Zener com Conversor Eletropneumtico

6.1.6- Termopares

Deve-se utilizar barreiras para sinais alternados, pois alguns termopares geram sinais positivos negativos. Deve-se ainda certificar-se que o indicador ou controlador conectado ao termopar nser afetado pela introduo de resistncia end to end da barreira zener.

Figura 6.8 Barreira Zener com Termopares

6.1.7- Termoresistncias

nas aplicaes com termoresistncias deve-se utilizar barreira zener com configurao prpripara termoresistncias, ou seja: a barreira deve ter uma seo para fornecer alimentao atermosensor e outra seo que permita a leitura da resistncia com fios de interligaindependentes.


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Visando aumentar a preciso do sistema pois importante que o circuito de medio dresistncia seja livre de correntes de alimentao para diminuir a queda de tenso na cablagem.

Figura 6.9 Barreira Zener com Termoresistncia

6.2- ISOLADORES GALVNICOS

Os isoladores galvnicos so mais complexos em termos de eletrnica, com custo mais elevadocomparativamente com as barreiras zener mas em contra partida oferecem mais vantagenprticas, tais como:

No necessitam de aterramento ntegro (


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6.2.1- Repetidores Digitais

As barreiras com esta funo (entrada digital Exi) repetem sinais on/off do elemento de campque pode ser um contato seco de botoeiras, chaves fim-de-curso, chaves de nvel, contatoauxiliares, termostatos, pressostatos, botes de comando ou sensores de proximidade comconfigurao eltrica Namur (DIN-19234).

Figura 6.11 Repetidor Digital Galvanicamente Isolado para Contato Seco ou Sensor de Proximidade

6.2.2- Monitor de VelocidadeUnidades especficas podem ser utilizadas para monitorar velocidade em mquinas giratrias, taicomo: agitadores, motores, redutores, ventiladores, centrifugadores, etc; utilizando-se sensorede proximidade Namur em conjunto com rodas dentadas.

Figura 6.12 Eixo com Roda dentada e Sensor de Proximidade


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O instrumento pode fornecer um alarme de rotao ou ainda um sinal analgico proporcional

rotao do equipamento monitorado.

Figura 6.13 Conversor de Frequnica / Corrente com Entrada Intrinsecamente Segura

6.2.3- Drives Digitais

Os drives digitais (sadas Exi) so na realidade fontes de alimentao Exi, ou seja, fornecemtenso em corrente contnua para acionar elementos instalados em reas classificadas.

Figura 6.14 Drive Digital Galvanicamente Isolado para Solenide, Sinaleiro Luminoso e Sonoro


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So ideais para o acionamento de sinaleiros luminosos, sonoros e at pequenas vlvulasolenides.

Figura 6.15 Sinaleiro Luminoso Exi Figura 6.16 Sinaleiro Sonro Exi

6.2.4- Repetidores Analgicos

Estas Unidades (entrada analgica Exi) so prprias para operar com transmissores de correntintrinsecamente seguros. O instrumento fornece alimentao segura ao transmissor 2 fios reconhece o sinal de corrente 4-20mA, que precisamente repetido na sada da unidade que totalmente isolada da entrada do transmissor.

Figura 6.17 Repetidor Analgico Galvanicamente Isolado para Transmissores de 4-20 mA


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6.2.4.1- Smart Trasmiters

Alguns modelos de repetidores analgicos permitem a programao do transmissor inteligentatravs do programador porttil que pode ser ligado nos fios que interligam a unidade com respectivo controlador.

Figura 6.18 Programao Remota de um Transmissor Inteligente

6.2.5- Drives Analgicos

Os drives analgicos (sada analgica Exi) tem como funo acionar posicionadores econversores eletropneumticos, retransmitindo precisamente o sinal de corrente 4-20mArecebido do controlador.

Figura 6.19 Drive Analgico Galvanicamente Isolado para Conversores de 4-20 mA


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A confirmao do posicionamento da vlvula pode ser obtida, instalando-se um potencimetrjunto a vlvula de forma que o cursor seja movimentado em conjunto com o embolo.

A resistncia do potencimetro, desta forma ser proporcional a abertura da vlvula, sendque a medio da resistncia poder ser implementada por uma unidade intrinsecamentesegura para potencimetros, que converte a variao de resistncia em um sinal decorrente em 4-20mA.

Figura 6.20 Vlvula Borboleta com Potencimetro de Posio

6.2.6- Termoresistncias

A medio de temperatura atravs de termoresistncias pode ser implementada atravs d

Repetidor de PT-100, que um conversor de resistncia em corrente eltrica 4-20mA. Algunmodelos possuem precisos ajustes de zero e span, que resultam em grande preciso flexibilidade de determinao das faixas de medio.

Figura 6.21 Repetidor Analgico Galvanicamente Isolado para Termoresistncias Pt-100


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A unidade possui uma sada para alimentar a clula de carga, uma entrada para medir a efetivtenso recebida na clula possibilita compensar a queda de tenso no cabo.

Existe ainda uma outra entrada que permite medir a diferena de tenso na clula, sinal que isolado e precisamente convertido em um sinal de corrente 4-20mA.

O instrumento pode ser ajustado para as faixas de medio desejada, atravs de ajustes zer(tara), span e nmeros de clulas utilizadas.

EXERCCIOS PROPOSTOS

1) Qual a definio de:

a) Explosob) Ignioc) rea Classificadad) Atmosfera Explosiva

2) Quais so as classificaes de r4eas de risco segundo Norma IEC? Defina-as

3) Quais so as classificaes de reas de risco segundo a NEC? Defina-as

4) O que temperatura de ignio?

5) O que temperatura de superfcie?

6) Quais so os princpios utilizados para proteo de reas com risco de exploso?

7) Quais so as condies necessrias e suficientes para que haja uma exploso?

8) Defina quais so os mtodos utilizados para proteo de equipamentos em atmosferaexplosivas. Cite exemplos de cada mtodo.

9) O que e energia mnima de ignio (MIE)?

10) De que forma limitamos a energia armazenada em elementos armazenadores deenergia?

11) Defina os circuitos de segurana intrnseca:

a) prova de falhasb) prova de exploso

12) Quais so as categorias de proteo existentes para equipamentos intrinsecamente


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seguros? Defina-as

13) Qual o valor limite de resistncia hmica para aterramento de circuitos intrinsecamenteseguros?

14) O que so equipamentos intrinsecamente seguros? E quais so sua parametrizaes?

15) O que so equipamentos intrinsecamente seguros associados? E quais so suaparametrizaes?

16) Qual o Conceito de Entidade?

17) Quais so os critrios adotados no conceito de Entidade?

18) Temos os seguintes equipamentos e acessrios:

Transmissor 1: Ui = 38 V; Ii = 103 mA; Pi= 0,98 W; Li = 0 mH; Ci = 30 nFTransmissor 2 : Ui = 52 V; Ii = 80 mA; Pi = 1,1 W; Li = 0 mH; Ci = 40 nFRepetidor 1: Uo = 40 V; Io = 79 mA; Pi = 0,9 W; Lo = 5 mH; Ci = 70 nFRepetidor 2: Uo = 37 V; Io = 85 mA ; Pi = 0,8 W; Lo = 6 mH; Ci = 75 nFCabo de interconexo: Icabo = 2 mH/Km; Ccabo = 20 nF/Km

Sabendo-se que a distncia entre repetidor e transmissor de 500 metros, quais so aconexes ( transmissor/repetidor) intrinsecamente segura que podemos ter com o

equipamentos listados anteriormente?19) De que forma um armazenador de energia pode ser certificado?

20) Equipamentos de marcadores diferentes podem ser seguramente interconectado?Justifique.

21) Quais so os requisitos utilizados na construo de cablagem para equipamentosintrinsecamente seguros?

22) Quais so os requisitos de instalao para cablagem de equipamentos intrinsecamente

seguros?23) O que isolao galvnica?

24) Quais so os isoladores galvnicos que podemos ter em circuitos intrinsecamenteseguros?


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SUBSTNCIATEMPERATURA

DE IGNIO

CLASSE

(IEC)

GRUPO

(IEC)Dichloroethane 440 C T2 IIA

Dicloroethylene 440 C T2 IIA

Dichloropropane 555 C T1 IIA

Diethylamine 310 C T2 IIA

Diathylaminoethanol - - IIA

Diathyl Ether 170 C T4 IIB

Diathyl Oxilate - - IIA

Diethyl Sulphate - - IIA

Dihexyl Ether 185 C T4 IIA

Di-isobutylene 305 C T2 IIA

Dimathylamine 400 C T2 IIA

Dimethylaniline 370 C T2 IIA

Dimethyl Ether - - IIB

Dipropyl Ether - - IIB

Dioxane 379 C T2 IIBDioxolane - - IIB

Epoxypropane 430 C T2 IIB

Ethane 515 C T1 IIA

Ethanol 425 C T2 IIA

Ethananolamine - - IIA

Ethoxyethanol 235 C T3 IIB

Ethyl Acetate 460 C T1 IIA

Ethyl Acrylate - - IIB

Athylbenaene 431 C T2 IIA

Ethyldigol - - IIA

Ethylene 425 C T2 IIB

Ethylene Oxide 440 C T2 IIB

Ethyl Formate 440 C T2 IIA

Ethyl Mercaptan 295 C T3 IIA


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SUBSTNCIA TEMPERATURADE IGNIO

CLASSE(IEC)

GRUPO(IEC)

Ethyl Methyl Ether 190 C T4 IIB

Ethyl Methyl Ketone 505 C T1 IIA

Formaldahyde 424 C T2 IIB

Formalmethyllamide 440 C T2 IIA

Hexane 233 C T3 IIA

Hexanol - - IIA

Heptane 216 C T3 IIA

Hydrogen 550 C T1 IICHydrogen Sulfide 270 C T3 IIB

Laopeopynitrate 175 C T4 IIB

Kerosene 210 C T3 IIA

Metaldahyde - - IIA

Methane (firedamp) 596 C T1 I

Methane (insdustrial) - T1 IIA

Methanol 466 C T1 IIA

Methoxyathanol 286 C T3 IIB

Methyl Acetate 476 C T1 IIA

Methyl Acetoacetate 280 C T3 IIA

Methyl Acrylate - - IIB

Methylamine 430 C T2 IIA

Methylcyclohexane 260 C T3 IIA

Methylcyclohexanol 295 C T3 IIA

Methyl Formate 450 C T1 IIA

Naphtha 280 C T3 IIA

Naphtalane 528 C T1 IIA

Nitrobenzeno 480 C T1 IIA

Nitroethene 410 C T2 IIB

Nitromethane 410 C T2 IIB

Nitropapane 415 C T2 IIA

Nonane 420 C T2 IIB


67/68

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SUBSTNCIATEMPERATURA

DE IGNIO

CLASSE

(IEC)

GRUPO

(IEC)Nonanol 205 C T3 IIB

Octaldehyde - - IIA

Octanol - - IIB

Parafornaldehyde - - IIA

Paraldehyde 300 C T2 IIA

Penatne 236 C T3 IIA

Petanol 285 C T3 IIA

Potatium 300 C T2 IIC

Phanol 605 C - IIB

Propane 470 C T1 IIB

Propanol 405 C T1 IIA

Propylamine 320 C T2 IIA

Propyiene 455 C T1 I

Propyl Methyl Ketone 606 C T1 IIA

Pyrydina 550 C T1 IIAStyrene 490 C T1 IIB

Tetrahydrofuran 260 C T3 IIA

Tetrahydrofurfuryl 280 C T3 IIA

Toluene 535 C T1 IIB

Toluidine 480 C T1 IIA

Town Gas (Coal Gas) - T1 IIA

Triethylamine - - IIA

Trimethylamine 190 C T4 IIA

Trimethylbenzene 470 C T1 IIA

Trioxane 410 C T2 IIA

Turpentine 254 C T3 IIA

Xylene 464 C T2 IIB


68/68

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ANEXO II

ASSUNTO NORMABRASILEIRA INTERNACIONAL AMERICANA CENELEC

Prova de Exploso NBR-5363 IEC-79-1 NFPA-496 EN50018

Pressurizados NBR-5420 IEC-79-2 e 13 - EN50016

Imerso em leo NBR-8601 IEC -79-6 - EN50015

Segurana Aumentada NBR-9883 IEC-79-7 - EN50019

Enchimento de Areia - IEC-79-5 - EN50017

Encapsulado - - - -

Na Ascendvel - IEC-79-15 - -

Segurana Intrnseca NBR-8446 IEC-79-3 e 11 NFPA-493UL-913 EN50020Instalao - IEC-79-14 - -

Requisitos NBR-9518 IEC-79-0 NFPA-70 EN50014Classificao de reas PNB-158 IEC-70-10 e 12 NFPA- -

Class.por Temepratura - IEC-79-4, 4A e 8 --

Marcao NBR-8369 IEC-79-9 - -

segurancaintrinseca pdf

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