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Instalações Elétricas e de Instrumentação de Fornos e Caldeiras em Conformidade com Normas de Classificação de Áreas

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Elaborado por:

  • Nelson J. Ogassawara, engenheiro eletricista (FEI/73), engenheiro associado da PDCA Engenharia (Elétrica – Instrumentação e Automação) (Campinas SP).

Resumo

O presente trabalho apresenta uma abordagem sobre “INSTALAÇÕES  ELÉTRICAS E DE INSTRUMENTAÇÃO DE FORNOS E CALDEIRAS EM CONFORMIDADE COM NORMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS”  normalmente considerados como áreas não classificadas no seu entorno,  devido a interpretação  de requisitos de normas consideradas  como aplicáveis  para estes tipos de instalação. Este trabalho contempla uma série de textos de requisitos de normas  e publicações sobre o assunto, para facilitar o entendimento de que devem ser desenvolvidos  estudos de  classificação de área,  para conformidade com normas aplicáveis a instalações com atmosferas explosivas.

1 –     Introdução

O presente trabalho é voltado a profissionais de áreas técnicas e gerenciais envolvidos em instalações de fornos e caldeiras, para conscientização sobre a necessidade de estudos classificação de áreas para não deixar as instalações expostas a riscos de incêndios e explosões, devido a não classificação de área no entorno  de fornos e caldeiras alimentadas por materiais inflamáveis.

No exercício do seu trabalho a PDCA Engenharia observou a existência de prática recorrente  de não classificação de área no entorno de fornos e caldeira , devido a problemas de interpretação de normas técnicas aplicáveis a este tipo de instalação,  o que coloca em risco a segurança  do pessoal envolvido nos serviços de operação e manutenção deste tipo de instalação.

Através de uma série de comentários de textos de requisitos  de normas de maior utilização nestes tipos de estudo, pode-se observar que a maior parte das áreas consideradas como não classificadas ,  devem ser consideradas como classificadas segundo os requisitos aplicáveis  de normas técnicas de classificação de área e legislação vigente.

2 –     Coletânea de Informações  de Normas aplicáveis  aos  Estudos de Classificação de Áreas de Fornos e Caldeiras

2.1 Geral

Em primeiro lugar apresentaremos os textos de requisitos de normas utilizadas como justificativas para a não realização de estudos de classificação de área e em seguida  os textos de requisitos de normas que justificam a necessidade de classificação de áreas.

Os textos apresentados são de Normas mais comumente utilizados em estudos de classificação de área, numa sequência considerada como a mais lógica para o assunto.

2.2 Requisitos  da API 500/ 505

2.2.1 Geral

Provavelmente os requisitos de normas utilizadas como justificativa para a não classificação de área em torno de fornos e caldeiras, tiveram origem nos requisitos de normas da API, largamente utilizadas  no passado e ainda na atualidade para classificação de áreas de Refinarias de Petróleo  e grandes complexos Petroquímicos.

As justificativas mais comumente utilizadas aparentemente foram extraídas da API 500, que na revisão de, 2012, apresenta o seguinte item:

2.2.2 Item 6.2.4 “ Áreas Não Classificadas”

Capturar1

– COMENTÁRIOS ITEM 6.2.4.1:

– Os tipos de instalação do item 6.2.4.1, se previstos na forma descrita não classificariam  as áreas ao redor das tubulações do sistema de alimentação, como gás natural, utilizado para queima nas caldeiras e fornos, mas usualmente estes  sistemas são com conexões não soldadas (roscadas ou flangeadas), válvulas e outros dispositivos similares, que não se enquadram como instalações que estão em conformidade com estes requisitos deste item da API.

Capturar2

– COMENTÁRIOS ITEM 6.2.4.2:

– Este requisito é o mais comumente utilizado como justificativa para não classificação de área no entorno de fornos e caldeiras, mas pode-se observar que é aplicável somente para equipamentos  com chama continua (vasos com chama não confinada e chama de ponta de sistema de flare).

– Normalmente estes tipos de equipamento são instalados em áreas bem ventiladas, mas com chama continua e confinada  e não chama aberta (não confinada) não se enquadrando em instalações do item 6.2.4.2 da API.

– O requisito de chama contínua só ocorre com os equipamentos já em regime de operação e não nas fases de parada e partida, quando também pode ocorrer vazamento de gases no sistema da tubulação normalmente utilizados para alimentação destes tipos de  equipamentos.

-As caldeiras e fornos de instalações industriais e comerciais da maioria das instalações não possuem chamas nem superfícies quentes expostas , portanto, não se enquadram neste requisito da API,   para justificar não classificação de área. De qualquer forma, se existissem,  somente áreas adjacentes muito próximas destes pontos,  poderiam ser consideradas não classificadas. O que acaba sendo considerado é como se todo o equipamento tivesse a influência de desclassificar a área devido a chama exposta ou pontos quentes, o que não é verdade. Ver considerações abaixo da própria API sobre estes problemas de interpretação incorreta destes requisitos.

6.2.4.3

– COMENTÁRIOS NOTAS 1 DO ITEM 6.2.4.2:

Esta nota alerta sobre a possibilidade da instalação estar exposta a uma atmosfera explosiva de gás durante o ciclo de purga quando não existe chama exposta nem superfície quente, mesmo em caso de equipamentos com essas características.

– COMENTÁRIOS NOTAS 2 DO ITEM 6.2.4.2:

Esta nota alerta que, mesmo equipamentos que possuam chama exposta ou superfície quente que justifiquem a não classificação de área ao redor destas fontes de ignição, isto não justifica que estes equipamentos possam ser instalados nas proximidades de outras fontes de risco, pois estes tipos de equipamentos, por si só, são considerados como fontes de ignição e que a decisão se é ou não seguro instalar equipamentos nestes tipos de locais está fora do escopo da norma.

– COMENTÁRIOS ITEM 6.2.4.3 / NOTA:

Este item observa que a prática de não classificar áreas onde existem fontes de ignição de origem não elétrica como os tipos de equipamentos abordados nos itens anteriores tem sido objeto de publicações anteriores da API 500. Observa ainda que é recomendado que esta prática seja limitada nas “proximidades imediatas” e que equipamentos elétricos instalados nestes locais tipicamente permanecem desenergizados na maior parte do tempo em que a chama não está presente.

A nota deste item contém um resumo dos problemas de interpretação observando que equipamentos com chamas expostas ou com pontos quentes não são critérios para desclassificação de áreas e que não é intenção da API 500 recomendar a criação de área não classificada em que possam ser instalados equipamentos elétricos de uso geral que não esteja diretamente associado com sistema de combustão ou ignição deste tipo de equipamento.

2.2.3 API 500 – ITEM 10.6.3 / 10.6.5 VASOS DE PRESSÃO COM CHAMA CONFINADA

10.6.3 10.6.3.2

– COMENTÁRIO ITEM 10.6.3 / 10.6.5:

Estes itens deixam claro que áreas ao redor de caldeiras, com chama confinada, em áreas com ventilação adequada, são áreas classificadas, no mínimo como divisão 2 (zona 2).

Estes itens ilustram bem a necessidade de classificação de área ao redor de vasos de pressão com chama confinada, que é a maioria das caldeiras com utilização em instalações industriais e comerciais onde pode ser observado que não existe a desclassificação de área devido a existência da chama, que no exemplo, e como na maioria das instalações, é confinada.

2.3 REQUISITOS DO NFPA 497

2.3.1 GERAL     

Em Instalações Industriais Petroquímicas onde são envolvidos processos de alta, média e baixa pressão, a NFPA 497 é largamente utilizada em conjunto com a API 505.

2.3.1 NFPA 497 – ITEM 5.4 ÁREAS NÃO CLASSIFICADAS

NFPA 5.4

– COMENTÁRIOS ITEM 5.4.1

Este item, da mesma forma que a API 500, observa como exemplo, que geralmente não é necessário classificar áreas com sistemas com tubulações contínuas sem acessórios de conexão, válvulas, flanges e dispositivos similares que podem possibilitar vazamentos. Normalmente o sistema da tubulação de alimentação destes tipos de equipamentos possuem vários acessórios deste tipo, não se enquadrando neste requisito e portanto levando a necessidade de realizar estudo de classificação de área;

Observa também, como áreas não classificadas, locais onde, mesmo em caso de vazamentos, a concentração máxima de vapor ou gás inflamável não atinge 25% do limite inferior de explosividade.  Este requisito também leva a necessidade de realizar estudo para verificação deste requisito que depende da taxa de liberação do produto e da ventilação a serem considerados nos cálculos envolvidos no estudo.

NFPA 5.4.3

– COMENTÁRIO ITEM 5.4.3 / A5.4.3

Estes itens observam que equipamentos, como caldeiras e aquecedores, com chamas expostas e pontos quentes, inerentemente já possuem estes tipos de fontes térmicas de ignição e que classificação de área nas proximidades imediatas destas fontes de ignição não é apropriada observando ainda que é prudente evitar a instalação de equipamentos elétricos que pode se tornar fonte primária de ignição devido a possibilidade de vazamentos em fontes de risco como bombas, válvulas, etc., nas linhas de alimentação de combustível que poderia resultar em explosão. Neste item também podemos observar que, apesar da existência de fontes de ignição de origem não elétrica que são inerentes ao tipo de fabricação e funcionamento do equipamento, mesmo assim a norma observa que para evitar que ocorram eventos desta natureza são necessários empregar componentes especiais no sistema de tubulação que não possibilite a formação de atmosferas explosivas ou a utilização de equipamentos que não sejam fontes de ignição, como no exemplo, o painel de controle que deveria ter nível de proteção especial adequado a classificação de área e não de uso geral.

2.4 REQUISITOS DO NESC C2 NATIONAL ELECTRICAL SAFETY CODE

2.4.1 Geral

Esta norma observa que as instalações elétricas de áreas classificadas devem atender aos requisitos da Norma NEC, conforme artigo 500 ou opcionalmente conforme artigo 505, como a do item 127F abaixo.

2.4.2 NESC C2 – ITENS 127, AREAS CLASSIFICADAS / 127.F. CALDEIRAS

NESC 127

– COMENTÁRIO ITEM 127.F

Por este item podemos observar que existe uma precaução em relação a tubulação de alimentação de caldeiras para não justificar uma classificação de área como divisão 1 mas que se tomada as devidas providências para evitar concentrações perigosas, as áreas no entorno das tubulações de alimentação das caldeiras não necessitam de uma classificação mais rigorosa que divisão 2.

2.5 Requisitos da NBR IEC 60079-10-1

2.5.1 Geral

Esta é a norma básica que deve ser utilizada nos estudos de classificação de área, enquanto que as normas API 500/505 e a NFPA 497 são complementares.

2.5.2 NBR IEC 60079-10-1 – ITEM 5.2 FONTES DE RISCO

NBR IEC 60079-10-1

– COMENTÁRIO ITEM 5.2

No primeiro e segundo parágrafo contém informações para considerar que tubulações com acessórios de conexão, válvulas, etc., devem ser considerados como fonte potencial de risco, o que leva a necessidade de realização de estudo de classificação de área;

No último parágrafo acima, podemos ver também que é considerado que a classificação de área deve ser realizada levando em consideração os ciclos de purga e condições de partida e parada de equipamentos de processo como queimadores, fornos, caldeiras, turbinas, etc.

2.6 REQUISITOS DE NORMAS REGULAMENTADORAS

2.6.1 – NR-13 – CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES

NR-13nr-13-13.6

– COMENTÁRIOS NR-13

Podemos observar que esta norma, conforme item 13.2, se aplica a boa parte dos componentes de uma indústria petroquímica que processam e manuseiam produtos inflamáveis ou combustíveis, envolvendo vasos de pressão e tubulações ou sistemas de tubulação que contenham produtos inflamáveis ou combustíveis.

Segundo esta norma, constitui condição de risco grave e iminente o não cumprimento de qualquer item previsto na NR que possa causar acidente ou doença relacionada ao trabalho, com lesão grave a integridade física do trabalhador (item 13.3.1);

A NR-13 determina, nos itens 13.4.2.1 / 13.5.2.4 que o projeto das instalações de equipamentos cobertos pela NR, deve obedecer aos aspectos de segurança, saúde e meio ambiente previstos nas Normas Regulamentadoras, convenções e dispositivos legais aplicáveis. Este requisito da NR, leva a necessidade de se considerar outras Normas Regulamentadoras aplicáveis ao tipo de projeto, para garantir a integridade física do trabalhador, como:

– NR-20 devido à existência de produtos inflamáveis, sendo processados e manipulados;

– NR-23 devido à possibilidade de ocorrer incêndios e explosões devido ao tipo de substâncias processadas e manipuladas;

– NR-10 devido à necessidade de evitar a ocorrência de incêndios com a utilização de componentes elétricos e de instrumentação certificados pelo INMETRO o que leva a necessidade de se realizar estudos de classificação de área.

2.6.2 – NR-20 – SEGURANÇA E SAÚDE NO TRABALHO COM INFLAMÁVEIS E COMBUSTÍVEIS

NR-20

– COMENTÁRIOS NR-20

A NR-20 estabelece requisitos mínimos para a gestão da segurança e saúde no trabalho contra os fatores de risco de acidentes provenientes das atividades de extração, produção, armazenamento, transferência, manuseio e manipulação de inflamáveis e líquidos combustíveis abrangendo, conforme item 20.2, todos os tipos de instalação de equipamentos de uso industrial e comercial e não se aplica somente às plataformas e instalações de apoio e produção de petróleo e gás do subsolo marinho e às edificações residenciais unifamiliares.

Por esta norma regulamentadora, conforme item 20.5.g, devemos realizar para todas as áreas, onde se inclui as de caldeiras, o estudo de classificação de áreas com a identificação das áreas classificadas da instalação, para efeito de especificação dos equipamentos e instalações elétricas.

2.6.3 – NR-23 / DECRETO ESTADUAL n° 56.819

23.1 Decreto

– COMENTÁRIOS NR-23 / DECRETO ESTADUAL n° 56.819

Tanto pela NR-23 quanto pelo decreto estadual n° 56.819, devemos adotar medidas de prevenção de incêndios nas edificações e áreas de risco onde pela NR-13 e NR-20 estão incluídas as áreas de instalação de caldeiras e fornos e que pela NR-10 no MANUAL DE AUXILIO NA INTERPRETAÇÃO E APLICAÇÃO DA NR-10 (NR10 COMENTADA) do MTE, nos comentários do item 10.9.1- PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO E EXPLOSÃO, temos:

NR-10.01

2.7 – NR-10 – SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E SERVIÇOS EM ELETRICIDADE

NR-10.02

– COMENTÁRIOS NR-10

Pelos itens 10.1.1 e 10.1.2 devemos considerar a aplicação de normas como a NBR IEC 60079-10-1 e normas internacionais como as Normas NFPA 497 e API 500/505 nos projetos das instalações elétricas e de instrumentação de caldeiras e fornos que segundo estas, áreas no entorno destes tipos de equipamento, normalmente são consideradas como áreas classificadas.

Pelo item 10.9 as instalações elétricas devem ser projetadas para evitar incêndios e explosões conforme a NR 23 o que leva a necessidade em casos que podem ocorrer atmosferas potencialmente explosivas que é o caso de instalações de caldeiras e fornos alimentadas por materiais inflamáveis. Novamente vemos a necessidade de se realizar estudos de classificação de área para atender ao item 10.9 da NR-10 e a NR-23.

3 –     Conclusão

Pelos vários itens apresentados de normas e regulamentações ligadas a instalações de caldeiras e fornos, podemos concluir que existe a necessidade de realizar estudos de classificação de área das instalações no entorno de caldeiras e fornos para definição do tipo de proteção das instalações elétricas e de instrumentação, que salvo situações especiais, normalmente exigem equipamentos adequados para o tipo de classificação que exigem a utilização de equipamentos certificados para uso em atmosferas potencialmente explosivas certificadas pelo INMETRO.

Para garantir a conformidade legal das instalações elétricas e de instrumentação de caldeiras e fornos, como os requisitos de normas regulamentadoras são de cumprimento obrigatório, com implicações legais, as mesmas, salvo condição especial, devem ser consideradas como áreas classificadas, para garantir que as instalações, industriais ou comerciais, tenham a qualidade e segurança necessárias, de modo a não colocar em risco a segurança das pessoas e das instalações contra incêndios ou explosões.

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 Referências:

  • NR-10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade;
  • NR-12 – Segurança no Trabalho em Máquinas e Equipamentos;
  • NR-20 – Segurança e Saúde no Trabalho com Inflamáveis e Combustíveis;
  • NR-23 – Proteção Contra Incêndios
  • ABNT NBR IEC 60079-10-1 – Classificação de Áreas – Atmosferas Explosivas de Gás;
  • DECRETO N°56.819, DE 01 DE MARÇO DE 2011 – ESTADO DE SÃO PAULO;
  • API 500 – Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum;
  • NFPA 497 – Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, Gases, or Vapors and of Hazardous (Classified);
  • NESC C2 – National Electrical Safety Code.