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Aterramento e equipotencialização em áreas classificadas – Parte 1

Sinopse: este artigo trata da necessidade do devido aterramento ou equipotencialização de equipamentos e instalações de instrumentação, automação, telecomunicações, elétricas e mecânicas em áreas classificadas, com o objetivo da proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas e o indevido acúmulo de cargas eletrostáticas em áreas classificadas, os quais podem representar fontes de ignição de atmosferas explosivas formadas por gases inflamáveis ou poeiras combustíveis que podem estar presentes nas instalações.

Para um melhor entendimento sobre este assunto, de fundamental importância para a segurança das instalações em áreas classificadas contra a indevida existência de fontes de ignição, sob o ponto de vista de “definições”, o termo “equipotencializar” significa deixar tudo no mesmo potencial. A equipotencialização é a técnica utilizada para minimizar a diferença de potencial entre dois objetos condutivos, de forma que fiquem no mesmo valor. Os equipamentos e objetos equipotencializados, nestes casos, não são necessariamente aterrados. Também sob o ponto de vista de definições, o termo “aterramento” significa a técnica de equalizar a diferença de potencial entre dois objetos condutivos e o terra. 

A combinação das técnicas de equipotencialização e de aterramento é utilizada de forma a manter o potencial do sistema sob consideração no potencial zero do sistema de terra, tanto em instalações em áreas classificadas como em áreas não classificadas.

Podem ser citados como os principais objetivos dos circuitos de aterramento e equipotencialização:

  • Eliminar a possibilidade de choques elétricos para as pessoas;
  • Proporcionar a devida operação de dispositivos de proteção contra sobrecorrente, de forma que o tempo de duração das correntes de falta seja minimizado;
  • Equalizar o potencial de tensão de partes metálicas não destinadas à condução de corrente;
  • Evitar o acúmulo de cargas eletrostáticas geradas pela movimentação de fluidos sólidos, líquidos ou gasosos, nos equipamentos de processo.

De forma diferente do aterramento, em que os elementos condutores obrigatoriamente precisam ter contato “direto” com o sistema de terra, a equipotencialização não envolve a ligação “direta” com o sistema de terra. No aterramento é feita uma ligação elétrica intencional e de baixa impedância com o sistema de terra. Na equipotencialização de equipamentos, o principal objetivo é fazer com que os elementos condutores, as massas e a terra estejam o mais próximo possível de um mesmo potencial.

O conceito de aterramento envolve necessariamente algum tipo de contato “direto” das massas e dos elementos condutores com o sistema de terra, com o objetivo de fazer com que todos os componentes do sistema de aterramento fiquem no potencial mais próximo possível do sistema de terra. Por exemplo, quando é feito um aterramento em um transformador ou em um painel, o objetivo é que as massas destes equipamentos fiquem “diretamente” no potencial do sistema de terra.

O conceito de equipotencialização não envolve necessariamente uma ligação “direta” com o sistema de terra. Na equipotencialização, o principal objetivo é fazer com que todas as massas e elementos condutores de diferentes equipamentos estejam no mesmo potencial entre si, independentemente do valor deste potencial em relação à terra. 

Em uma aeronave, por exemplo, todas as massas e elementos condutores são equipotencializados, ou seja, interligados entre si, mas estas massas e elementos condutores não estão conectados ao sistema de terra. Mesmo não existindo a aplicação do conceito do “aterramento” em uma aeronave, a equipotencialização de todas as suas partes é fundamental para a sua operação segura, de forma a evitar que houvesse diferenças de tensão entre as diferentes partes de um avião, por exemplo, quando este é atingido por uma descarga atmosférica.

As atividades de equipotencialização e de aterramento de aeronaves durante o processo de reabastecimento evita o acúmulo de cargas eletrostáticas que são geradas pela movimentação do querosene ou da gasolina de aviação, as quais poderiam, em caso contrário, causar a ignição dos vapores combustíveis. 

A aplicação dos conceitos de aterramento e de equipotencialização é requerido para assegurar, dentre outros requisitos de segurança, a proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas bem como contra o acúmulo indevido de cargas eletrostáticas que poderiam gerar arcos ou centelhas capazes de causar a ignição de atmosferas explosivas de gases inflamáveis ou poeiras combustíveis. A equipotencialização é utilizada para a proteção contra a geração ou o acúmulo de cargas eletrostáticas em peças metálicas que estejam indevidamente isoladas, choques elétricos, sobretensões e perturbações eletromagnéticas.

A ABNT IEC TS 60079-32-1 (Atmosferas explosivas – Parte 32-1: Riscos eletrostáticos, orientações) apresenta uma série de “orientações” sobre a segurança dos equipamentos e instalações em áreas classificadas contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis, contra o risco da presença de fontes de ignição devido à geração ou ao acúmulo de cargas eletrostáticas, que podem causar acidentes catastróficos em locais com a presença de atmosferas explosivas.

A Figura apresentada a seguir mostra um exemplo de aterramento e de equipotencialização para controle de eletricidade estática em atmosferas explosivas, com base nos requisitos especificados na ABNT IEC TS 60079-32-1.

Figura 1 – Exemplos de aplicação dos conceitos de aterramento e equipotencialização de equipamentos em áreas classificadas contra o acúmulo de cargas eletrostáticas.

Em áreas classificadas, a eliminação das fontes de ignição pode ser considerada como um requisito fundamental, sendo que a implantação de um sistema efetivo de aterramento e de equipotencialização representa um critério básico de projeto. 

Além de evitar o acúmulo de eletricidade estática, o sistema de aterramento contribui também para a devida atuação de dispositivos de proteção contra faltas a terra, no caso da ocorrência de falhas do isolamento para a terra em equipamentos e circuitos elétricos, os quais rapidamente desligam o circuito. Caso contrário, poderia ocorrer a existência de pontos quentes com temperatura excessiva (acima da classe de temperatura do local da instalação) ou a geração de arcos elétricos devido à falha do isolamento.

Figura 2 – Exemplo de barra de aterramento com a conexão direta com o sistema de terra.
Figura 3 – Exemplo de equipotencialização entre partes condutivas não destinadas a condução de corrente elétrica.

É apresentado a seguir um exemplo de equipotencialização de tubulações metálicas, de forma a assegurar que estejam no mesmo potencial, sem o risco de apresentarem o risco de elevadas diferenças de tensão que pudessem gerar descargas eletrostáticas capazes de atuar como fontes de ignição e resultar na explosão de atmosferas explosivas que possam estar presentes em áreas classificadas.

Figura 4 – Exemplo de equipotencialização entre partes condutivas de tubulações metálicas.

É apresentado a seguir um exemplo de equipotencialização de flanges em tubulações metálicas industriais, de forma a assegurar um mesmo potencial eletrostático e um caminho para a condução de descargas atmosféricas em instalações marítimas.

Figura 5 – Exemplo de equipotencialização de flanges de tubulações em instalações marítimas, de forma a assegurar a continuidade elétrica contra descargas atmosféricas e que as partes estejam no mesmo potencial eletrostático.

Para instalações marítimas (offshore) em atmosferas explosivas, devem ser também atendidos os requisitos sobre aterramento e equipotencialização indicados na norma brasileira adotada ABNT NBR IEC 61892-7 (Unidades marítimas fixas e móveis – Instalações elétricas – Parte 7: Áreas classificadas), bem como devem ser observados complementarmente, os requisitos apresentados por entidades classificadoras navais.

Este tema continua na próxima edição.

Autor:

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

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