Aterramento e equipotencialização em áreas classificadas – Parte 3

A norma ABNT NBR IEC 60079-14 apresenta requisitos específicos sobre a equalização de potencial de equipamentos e instalações em áreas classificadas, especificando, dentre outros requisitos, a seção nominal de condutores de equipotencialização, ou seja, condutores que fazem com que as partes metálicas não destinadas à condução de corrente estejam devidamente equipotencializadas entre si e com o sistema de aterramento. 

A seção nominal mínima dos condutores de equipotencialização para a conexão principal para uma barra de aterramento deve ser de 6 mm2, e as conexões suplementares devem possuir uma seção nominal mínima de 4 mm2. A especificação da seção nominal dos condutores de equipotencialização deve levar em consideração a utilização de condutores com seções nominais maiores, devido à necessidade de resistência mecânica contra impactos, queda de objetos sobre os cabos e possibilidade de tráfego de pessoas ou de equipamentos pesados.

Por conexão “principal” pode ser entendido, por exemplo, o cabo que interliga diretamente (equipotencializa) uma malha de terra com uma barra de terra “principal”. Por conexões “suplementares” pode ser entendido, por exemplo, um cabo de equipotencialização que interliga uma barra terra “principal com uma barra de terra “secundária”, instalada no interior de um painel de controle ou de uma caixa de junção.

Muitas vezes, este conceito é aplicado de forma “conservativa”, sob o ponto de vista da frequente existência de uma conexão metálica dos equipamentos “Ex” com tubulações que já estão solidamente equipotencializadas com o sistema de terra. A possibilidade de não conexão por meio de cabos de equipotencialização a equipamentos “Ex” que já estejam equipotencializados por meio de conexão sólida com estruturas já equipotencializadas e aterradas é indicada na Seção “equalização de potencial” da norma brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14. Nestes casos, a instalação eventualmente “desnecessária” de longos cabos de equipotencialização implica em maior custo de aquisição de material e de montagem, sem a respectiva elevação dos níveis de segurança “Ex”, à luz dos requisitos de “equalização de potencial” apresentados na ABNT NBR IEC 60079-14.

Figura 1 – Exemplo de botoeiras locais de controle com tipos de proteção combinados Ex “db eb mb”, instaladas em áreas classificadas, com a instalação de cabos de aterramento e de equipotencialização.

Sobre a necessidade da equalização de potencial, a norma adotada ABNT NBR IEC 60079-14 indica que “prensa-cabos que incorporam dispositivos de fixação que fixem a malha ou a armadura do cabo podem ser utilizados para fornecer à ligação equipotencial”. Sobre este tema, a ABNT NBR IEC 60079-14 indica também que “Invólucros metálicos de equipamentos intrinsecamente seguros ou de energia limitada não necessitam estar conectados a um sistema de ligação equipotencial”. 

Como pode ser verificado, não são todos os equipamentos ou instrumentos “Ex” que necessitam possuir condutores de equipotencialização. Por exemplo, se um instrumento “Ex” estiver solidamente fixado a uma estrutura metálica, como um suporte de fixação ou tubulação, que proporciona uma equalização muito melhor que um condutor com seção de 4 mm2, a qual que proporcione uma efetiva ligação equipotencial com o sistema de terra, não existe, neste caso, de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-14, a necessidade da instalação de um condutor de equipotencialização específico. Este tipo de montagem pode ser verificado em muitas instalações de campo para instrumentos “Ex”. 

Neste mesmo exemplo, caso a estrutura metálica de suportação do equipamento “Ex” esteja fixada em material não condutor, com no concreto (material não condutivo), existe a necessidade desta estrutura metálica ser equipotencializada com o sistema de terra, por meio de um cabo com seção de 4 mm2. Com esta “equipotencialização” da estrutura metálica, os equipamentos “Ex” a serem nela fixados não necessitam possuir um condutor “específico” de equipotencialização. Este tipo de ligação equipotencial está claramente indicado na ABNT NBR IEC 60079-14: “Partes condutoras expostas não necessitam estar individualmente conectadas ao sistema de ligação equipotencial, se eles estiverem firmemente fixados e em contato metálico com partes estruturais condutoras ou tubulações que são conectadas ao sistema de ligação equipotencial.” 

Por este motivo, de acordo com os requisitos da ABNT NBR IEC 6009-14, os instrumentos, as caixas de junção elétrica, as botoeiras, os instrumentos ou equipamentos de telecomunicações somente necessitam possuir um condutor “específico” para equipotencialização caso estejam fixados em uma estrutura não condutora, a qual não proporcione uma efetiva ligação equipotencial. Nestes casos “particulares”, deve haver um cabo com seção nominal de 4 mm2 que interliga uma barra de terra principal com uma barra de terra secundária que esteja instalada no interior destes equipamentos que estejam eventualmente “isolados” (não equipotencializados).

Nos casos em que não seja feita a equipotencialização da estrutura metálica engastada no concreto, então, os equipamentos e os instrumentos “Ex” fixados nesta estrutura “isolada” devem ser individualmente equipotencializados com cabos com seção nominal de 4 mm2
De acordo com os requisitos apresentados na Norma Regulamentadora NR 10 (Segurança em serviços e instalações elétricas), o projeto das instalações elétricas, tanto em áreas classificadas como em áreas não classificadas, deve definir a configuração do esquema de aterramento, a obrigatoriedade ou não da interligação entre o condutor neutro e o de proteção e a conexão à terra das partes condutoras não destinadas à condução da eletricidade.

Figura 2 – Exemplo de ligação equipotencial por meio de barra de equipotencialização e centelhadores encapsulados com certificação “Ex”.

Valores de resistência de terra para fins de controle de eletricidade estática em atmosferas explosivas

Em instalações elétricas em atmosferas explosivas é recomendado que as partes metálicas dos equipamentos elétricos ou de processo possuam com um bom contato à terra e apresentem uma resistência da ordem de 10 Ω. Embora valores da ordem de até 1,0 MΩ sejam aceitáveis para as conexões metálicas para fins da dissipação da eletricidade estática, os valores acima de 10 Ω podem dar uma indicação inicial de surgimento de problemas (por exemplo, corrosão ou uma conexão com mau contato), sendo recomendada uma verificação de campo das instalações nestes casos. É importante que todas as conexões de terra e de equipotencialidade sejam confiáveis, permanentes, não sujeitas a deterioração e submetidas a rotinas de inspeção elétrica e mecânica.

As partes condutivas móveis requerem conexões especiais para o aterramento, sendo recomendado que tenham uma resistência à terra não superior a 1,0 MΩ.

Em áreas de Zona 2 e Zona 22, onde o risco de geração de cargas eletrostáticas pode ser suficientemente baixo, a ligação à terra dos componentes metálicos, para controle exclusivo da eletricidade estática, pode não ser necessária em todos os casos, desde que haja um adequado sistema de equipotencialização. 

Por princípio e critério geral de projeto, materiais condutivos ou dissipativos devem serem utilizados na fabricação dos equipamentos, de forma a evitar o acúmulo de eletricidade estática. Sob o ponto de vista de permitir a dissipação da eletricidade estática, o valor máximo para a resistência à terra de todas as partes destes equipamentos é de 1,0 MΩ, embora valores de até 100,0 MΩ possam ser aceitáveis, de acordo com as especificações indicadas na ABNT IEC TS 60079-32-1. 

Como pode ser verificado estes valores de resistência à terra ou equipotencialização, sob o ponto de vista riscos eletrostáticos em áreas classificadas, que são suficientes para evitar o acúmulo de eletricidade estática capazes de gerar centelhamento, são muito mais elevados que os “tradicionais” valores de 10 Ω (valor da resistência ôhmica da malha de terra) que muitas vezes é indevidamente levado em consideração para a avaliação de acúmulo ou dissipação de cargas eletrostáticas em equipamentos de processo e flanges de tubulações áreas classificadas.

Procedimentos requeridos para a gestão do risco contra o acúmulo de cargas eletrostáticas em áreas classificadas

São apresentados a seguir os principais procedimentos para evitar o risco de ignição em áreas classificadas em função do indevido acúmulo de elevados níveis de eletricidade estática:

  • Verificar rotineiramente o aterramento de todas as partes condutivas dos equipamentos e das instalações elétricas, mecânicas, de caldeiraria, tubulação e de processo;

  • Realizar periodicamente medições do aterramento com instrumentos adequados para a classificação de áreas do local da utilização. A resistência para a terra, sob o ponto de vista da equipotencialidade para permitir a “dissipação” de cargas eletrostáticas não deve exceder o valor de 1,0 MΩ;

  • As medições de aterramento devem ser feitas com frequência adequada, sendo os resultados devidamente documentado e registrado no prontuário das instalações, para acompanhamento dos valores “históricos” medidos ao longo do tempo, por meio de curvas de “tendências”;

  • As conexões elétricas para aterramento e equipotencialização devem ser seguras contra os riscos de um autoafrouxamento e devem minimizar o risco de corrosão galvânica que possa reduzir a efetividade da conexão;

  • As partes condutivas expostas não necessitam obrigatoriamente estar individualmente conectadas por meio de cabos ao sistema de ligação equipotencial se elas estiverem firmemente fixadas e em contato metálico com partes estruturais condutivas, como estruturas metálicas ou tubulações de processo que estejam, por sua vez, conectadas ao sistema de ligação equipotencial;

  • A limitação de correntes de falta à terra (magnitude ou duração) em estruturas ou invólucros e a prevenção de potenciais elevados em condutores de ligação equipotencial são essenciais para a segurança das instalações em atmosferas explosivas. Se um sistema de aterramento do tipo TN for utilizado, ele deve ser do tipo TN-S, com um neutro (N) e condutor de proteção (PE) separados na área classificada, isto é, condutores de neutro e de proteção não podem ser conectados juntos, ou combinados em um único condutor, em área classificada, como mostrado na Figura 3. 

Figura 3 – Se um sistema de aterramento do tipo TN for utilizado, ele deve ser do tipo TN-S, com um neutro (N) e condutor de proteção (PE) separados na área classificada.

Conclusões e considerações sobre a equipotencialização e o aterramento em áreas classificadas

A prevenção de geração de fontes de ignição originadas pela eletricidade estática ou pelos efeitos das descargas atmosféricas é de fundamental importância nas instalações de instrumentação, automação, telecomunicações, elétricas e mecânicas em áreas classificadas contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis.

Em alguns casos, a eletricidade estática representa uma parte integrante de um processo, por exemplo, no revestimento por pintura eletrostática, o que frequentemente, é um efeito colateral indesejado. 

Os elevados potenciais decorrentes do indevido acúmulo de cargas eletrostáticos na indústria, devido à movimentação de material particulado, gases inflamáveis ou poeiras combustíveis podem gerar uma elevada fonte de potencial, as quais podem dar origem a centelhas elétricas capazes de causar a ignição de uma atmosfera explosiva que possa estar presente no local da instalação. A movimentação de fluidos em diversos tipos de indústria ocorre de forma ininterrupta, de forma que a geração de eletricidade estática é também contínua, requerendo a tomada das medidas preventivas necessárias.

Os riscos associados à eletricidade estática em processos e ambientes industriais que mais comumente apresentam riscos incluem a manipulação de sólidos, líquidos, poeiras, gases, sprays e inflamáveis ou combustíveis. Dentre os principais objetivos da segurança em áreas classificadas contra o indevido acúmulo de cargas eletrostáticas, estão o aterramento de partes condutoras, a redução de carregamento eletrostático e a restrição de áreas de superfície de materiais isolantes que possam ser carregadas eletrostaticamente. 

A execução de circuitos de aterramento ou de equipotencialização são essenciais para evitar o acúmulo de cargas eletrostáticas bem como para evitar que partes metálicas isoladas possam representar fontes de ignição.

Os requisitos de segurança e proteção contra o risco de ignição por cargas eletrostáticas em áreas classificadas são apresentados na ABNT IEC TS 60079-32-1, com orientações sobre equipamentos, produtos e propriedades de processos necessárias para evitar os riscos de ignição e de choques eletrostáticos que podem surgir da eletricidade estática. Naquela Norma também são apresentados requisitos operacionais necessários para assegurar a utilização segura dos equipamentos, produtos ou processos, de forma a mitigar o acúmulo de cargas eletrostáticas.

Se as recomendações padronizadas apresentadas na ABNT NBR TS 60079-32-1 forem efetivamente atendidas, pode ser considerado que o risco de descargas eletrostáticas em atmosferas explosivas se mantenha em um nível baixo aceitável.

Os riscos da eletrostática e dos efeitos das descargas atmosféricas em áreas classificadas são abordados na norma técnica ABNT NBR 5419-3: Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida.


Referências bibliográficas

ABNT IEC TS 60079-32-1 – Atmosferas explosivas – Parte 32-1: Riscos eletrostáticos, orientações

https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?Q=b21JYmFYV0Mrb0x1dkNYd29RY0F6SHBtM3pnaytvcit5cS9UMXZvVG1uWT0=

ABNT NBR 5419-3 – Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida

https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?Q=VXhtRlk4NzA4M0x2RlUrOWdORDhDclB6VEpKNFNRK1doTXpTeGJaaVdCUT0=

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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