Redes de cabos elétricos em atmosferas potencialmente explosivas

out, 2011

Edição 68 – Setembro de 2011
Por Osvaldo Barbosa 

Concepção de infraestrutura de maior segurança e confiabilidade para redes de cabos elétricos com base nos aspectos dos riscos de ocorrência de material inflamável decorrente de fragilidade de materiais, na integridade estrutural dos meios de caminhamento dos cabos elétricos e na minimização da presença de oxigênio no entorno do caminhamento.

 

Redes de cabos elétricos, e sua infraestrutura associada, constituem caminhos físicos de interligação entre as diversas unidades (produção, indústrias de processo, administração, etc.) que compõem as edificações de complexos químicos, de gás e de petróleo, observando que plantas desses tipos de instalações quase sempre apresentam atmosferas potencialmente explosivas como um todo, com a presença de “ilhas” de áreas classificadas.

As redes elétricas se subdividem basicamente em redes primárias – que distribuem energia, a partir de um ponto de entrada da concessionária local, a todas as edificações do complexo – e em redes secundárias, que atendem à necessidade de distribuição de energia em cada edificação e seu entorno.

Durante muitos anos, desconhecimentos, desinformações e/ou definições não claras dos limites de “áreas classificadas” e/ou de separação destas das “áreas não classificadas”, em meio de atmosfera potencialmente explosiva, levou projetistas e construtores de instalações elétricas a condições de exagero no uso de equipamentos aplicáveis a áreas classificadas (equipamentos Ex), incluindo os materiais utilizados na execução de infraestrutura para passagem das redes de cabos elétricos, de telecomunicações, de instrumentação e/ou comando e controle, como bandejas, eletrocalhas e eletrodutos.

Boa parte deste tipo de equipamento tem se transformado em infraestrutura não confiável e a constatação de que o envelhecimento do parque industrial com áreas classificadas apresentava sinais de queda significativa de confiabilidade e segurança, representando riscos para o ambiente e para os trabalhadores destes locais, tem promovido um grande avanço na área de materiais nos últimos anos. Tal avanço vem ocorrendo em diversos segmentos de materiais como metalurgia, tratamento de superfícies e aplicação de polímeros no revestimento e fabricação de dutos, envolvendo não somente a infraestrutura relacionada ao condicionamento e condução de substancias, gases e vapores inflamáveis, mas também a relacionada ao caminhamento de cabos elétricos.

A visão do triângulo de fogo pelo engenheiro eletricista, que em seus vértices são representadas as três condições simultâneas necessárias para a criação da condição de ocorrência de uma explosão quase sempre se concentra no vértice “fonte de ignição” (veja Figura 1).

Neste trabalho é apresentada a concepção de infraestrutura de maior segurança e confiabilidade para redes de cabos elétricos, com base na análise dos três vértices do triângulo, ou seja, também sob os aspectos dos riscos de ocorrência de material inflamável decorrente de falha estrutural/fragilidade de materiais, na integridade estrutural dos meios de caminhamento dos cabos elétricos, assim como da minimização de presença de oxigênio no entorno do caminhamento. 

O mundo passa por um momento de grandes investimentos em implantação e/ou ampliação de complexos petroquímicos, industriais e novas plantas de refinarias, transporte e distribuição na área de petróleo. Esses segmentos fazem parte do universo de atividades com possibilidades de presença de atmosferas potencialmente explosivas e a necessidade de suprimento de energia elétrica, e equipamentos de comunicação/supervisão estão presentes em todo e qualquer tipo de local em que se desenvolva alguma atividade ou processo, automatizado ou com presença de pessoal, e cuidados especiais são requeridos onde haja risco de formação de misturas inflamáveis.

Sob o ponto de vista das instalações elétricas, esta visão compreende as redes de cabos como um todo, a partir das subestações e atendendo às diversas edificações e unidades de produção, processamento, refino, distribuição no complexo petroquímico com ocorrência de atmosferas potencialmente explosivas, passando ou não pelas “ilhas” de áreas classificadas em seu interior. Como as redes primárias de distribuição elétrica constituem a principal parcela das redes elétricas em instalações elétricas, busca-se a condução deste estudo com o foco voltado para a infraestrutura deste tipo de rede.

O custo das instalações elétricas em complexos petroquímicos se situa na ordem de 8% a 10% do custo total do empreendimento. Neste custo, a parcela relativa às redes de cabos de distribuição se situa no entorno de 1/3 do valor, o que demonstra a importância da busca de concepção de infraestrutura de caminhamento de cabos, priorizando-se a recomendação da ABNT NBR IEC 60079-14:2009 – Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas com relação à instalação, sempre que possível, fora das “ilhas” de áreas classificadas. Isso remete a rede à condição de não necessidade da configuração Ex, com aumento muito significativo dos níveis de segurança associados à redução de custos, que pode ultrapassar 30% do valor total da rede.

Nos itens a seguir, são abordados de modo sequencial:

–          Uma visão geral das áreas classificadas x áreas não classificadas para gases e vapores mais leves ou mais pesados que o ar.

–          Tipos básicos de redes de cabos com base na tabela 33 da norma ABNT NBR 5410.

–          A importância da integridade estrutural da infraestrutura para caminhamento de cabos sob a ótica de risco de infiltração de gases ou vapores inflamáveis.

–          A preservação da integridade estrutural em função de cargas e esforços.

–          A preservação da integridade estrutural versus corrosão química, eletrolítica e proteção catódica.

–          A definição do melhor caminho para infraestrutura de cabos.

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sp;       A evolução de materiais e tecnologia de dutos para redes subterrâneas em função de comportamento de solo e necessidade de envelopamento em concreto ou não.

–          A evolução de materiais e tecnologias para redes subterrâneas de cabos.

 

Redes de cabos elétricos em plantas e complexos petroquímicos 

Limites entre atmosferas potencialmente explosivas versus áreas classificadas

A norma ABNT NBR IEC 60079-10: 2006 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas: Parte 10: Classificação de áreas estabelece condições que possibilitam o cálculo e representação gráfica do comportamento de tendência de espalhamento de substâncias inflamáveis, gases ou vapores pelo ar. Na Figura 2, são superpostas as condições para substâncias inflamáveis mais leves e mais pesadas que o ar. O raio R, a partir de diretrizes definidas nessa norma, estabelece os limites de classificação do volume de risco (área classificada) para a condição ilustrada, considerando-se, inclusive, a possibilidade de vento em todas as direções.

Para se ter uma noção dos limites de extensão da área classificada, R possui ordem de grandeza entre 3 m a 8 m, na maioria dos casos de classificação de áreas.

Na Figura 2, são indicados também, em nível espacial por camadas horizontais, os limites em que pode ocorrer a condição de área classificada, ou seja, acima do solo e em depressões abertas, sob os limites da área classificada, abaixo da linha de piso, onde gases ou vapores mais pesados que o ar possam se acumular/escoar.

Assim, a Figura 2 permite a visualização dos espaços – “ilhas” – em que há a possibilidade de existência de áreas classificadas em um ambiente de atmosfera potencialmente explosiva. Note-se que o subsolo, abaixo das depressões, pela quase ausência de oxigênio, constitui um ambiente de área não classificada.

Leia este artigo na íntegra na revista impressa ou clique aqui para ler a versão eletrônica desta edição.

 

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