Estudos de classificação de áreas em CAD 3D e CAE em bancos de dados: Gerenciamento do projeto aos reparos

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1 Automação de projetos de estudos de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas em maquetes eletrônicas em CAD 3D, baseada em bancos de dados orientados a objetos: Gerenciamento das mudanças do projeto aos reparos Este artigo apresenta e discute os recursos de automação e verificação consistência de projetos proporcionados por programas de computador para a elaboração de estudos de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas, utilizando maquetes eletrônicas em CAD 3D e CAE, baseados em bancos de dados orientados a objetos. Estes novos recursos apresentam as vantagens de integração de dados e verificação automática de inconsistências de projeto e de especificação de equipamentos elétricos e de instrumentação em atmosferas explosivas de gases inflamáveis ou poeiras combustíveis. As novas ferramentas disponibilizadas pelos aplicativos baseados em bancos de dados possibilitam um gerenciamento de todas as instalações elétricas e de instrumentação em áreas classificadas, envolvendo as atividades de projeto, seleção, montagem, inspeção, montagem, reparos, revisão e recuperação de equipamentos e instalações elétricas em atmosferas explosivas. Tais recursos de gerenciamento do histórico das instalações e de suas mudanças contribuem para o objetivo final de elevação dos níveis de segurança das pessoas e das instalações elétricas e de instrumentação em áreas classificadas. Roberval Bulgarelli Consultor Técnico PETROBRAS 1. Introdução e histórico Tradicionalmente os estudos de classificação de áreas foram realizados de forma que os produtos finais de tais estudos fossem apresentados na forma de papel, em formato 2D, tais como nos tradicionais desenhos de plantas, elevações, cortes e vistas. No século passado, até o início dos anos 1990, a metodologia até então utilizada era a de elaboração dos estudos de classificação de áreas em papel vegetal, para a elaboração dos desenhos plantas e de cortes de extensão de áreas classificadas, utilizando lápis ou canetas tinteiro com tinta do tipo nanquim, extraídas de polvos e lulas, que as liberam quando se sentem ameaçados por predadores. Naquela época eram utilizadas várias ferramentas para a elaboração das plantas de classificação de áreas, tais como compassos, réguas, esquadros e normógrafos. Para os trabalhos de edição e revisão destas plantas, eram normalmente utilizados borracha de látex para apagar marcas feitas a lápis ou então lâminas de barbear, para raspagem de marcas e desenhos de projetos feitas com tinta nanquim. O termo áreas classificadas estava de fato relacionado com as áreas mostradas nos desenhos, seja em forma de plantas, ou então de desenhos de cortes com elevações ou seções de cortes transversais, quando era necessário detalhar algumas áreas especificas da planta de processo. Na realidade, as áreas classificadas indicadas no papel deviam ser mentalmente imaginadas como regiões, volumes, espaços ou zonas classificadas, contendo atmosferas explosivas, para as quais são necessários requisitos especiais de construção, instalação, inspeção, manutenção e reparos de equipamentos elétricos, eletrônicos, de instrumentação, automação e telecomunicações. Mais recentemente, também no século passado, a partir do início dos anos 1990, com o advento e popularização dos computadores pessoais, foram introduzidas novas ferramentas baseadas em aplicativos CAD Computer Aided Design, onde os desenhos de classificação de áreas passaram a ser elaborados eletronicamente, com a possibilidade de arquivo e transmissão de dados através de arquivos de computador. No entanto, tal ferramenta de CAD continuou proporcionando apenas a possibilidade de elaboração de desenhos de plantas ou de cortes de extensões de áreas classificadas, no formato 2D, continuando com a pobre e na maioria das vezes difícil identificação das áreas classificadas. Tais ferramentas 2D, baseando-se nas metodologias tradicionais de trabalhos até então executadas, eram utilizadas apenas como simples pranchetas eletrônicas, como uma forma de substituição de pranchetas, papel vegetal, réguas, esquadros, normógrafos, lápis e tinta nanquim. No entanto, por não serem ferramentas baseadas em bancos de dados estruturados, não proporcionavam meios de integração entre os diversos documentos gerados, nem de revisões automáticas entre os diversos documentos e tampouco asseguravam a consistência entre os dados indicados em desenhos ou documentos diferentes. Mais recentemente, no século 21, consolidaram-se a popularização de novas ferramentas eletrônicas de auxílio à elaboração de desenhos e de automação de projetos de engenharia, baseadas em programas de computador com bancos de Página 1 de 10

2 dados estruturados, orientados em objetos, que se encontrava em desenvolvimento desde a década de Os aplicativos do tipo CAD 3D passaram a apresentar a possibilidade de elaboração de maquetes eletrônicas tridimensionais, ao passo que os aplicativos do tipo CAE Computer Aided Enginnering passaram a apresentar a possibilidade de elaboração de projetos de engenharia baseados em bancos de dados, integrando totalmente as diversas especialidades de engenharia, tais como processo, eletricidade e instrumentação. A utilização de aplicativo do tipo CAD 3D na elaboração de estudos de áreas classificadas proporciona as facilidades de visualização das reais dimensões das REGIÕES contendo atmosferas explosivas, uma vez que tais regiões são inseridas na maquete eletrônica ao redor das diversas fontes de risco representadas pelos equipamentos de processo existentes na planta industrial. A maior facilidade de visualização de tais volumes tridimensionais de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas não constitui, no entanto, nem a única e nem a principal vantagem na utilização das novas ferramentas de CAD 3D disponibilizadas pelo mercado. Uma vez que os aplicativos de CAD 3D mais elaborados são baseados em bancos de dados orientados a objetos, tais aplicativos possuem os recursos de automação de projeto, consistência e revisão automática entre os diversos documentos e a disponibilização para exportação e/ou importação para outros aplicativos das informações de seus bancos de dados, introduzidas durante o processo de elaboração da modelagem eletrônica das fontes de risco e equipamentos de processo e de eletricidade, instrumentação, automação e telecomunicações. Uma vez que os novos projetos de processo, eletricidade e instrumentação são elaborados através de aplicativos do tipo CAE, os quais também são baseados em bancos de dados orientados a objetos, é possível a utilização de recursos de importação, por parte do aplicativo CAE, das informações contidas nos bancos de dados do aplicativo CAD 3D. Desta forma, no presente caso de estudos sobre extensões de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas, as informações sobre Zona, Grupo, Classe de Temperatura e EPL, as quais são disponibilizadas na maquete eletrônica 3D, são automaticamente utilizadas nos projetos de processo, eletricidade, instrumentação, automação e telecomunicações. Estas informações são utilizadas, por exemplo, no preenchimento automático de Folhas de Dados de equipamentos de eletricidade e de instrumentação, tais como transmissores, solenóides, termopares, atuadores de válvulas de controle, analisadores, posicionadores, motores, luminárias, botoeiras, atuadores elétricos, câmeras de circuitos fechados de TV e sistemas de intercomunicação industrial. Tais informações podem também ser utilizadas, de forma totalmente integrada, em relatórios de instalações, relatórios de inspeção e manutenção e registros de reparos de tais equipamentos, conforme requisitos apresentados nas Normas da série ABNT NBR IEC 60079, Parte 14 (Projeto, seleção e montagem de instalações Ex), Parte 17 (Inspeção e manutenção de equipamentos Ex) e Parte 19 (Reparos, revisão e recuperação de equipamentos Ex), respectivamente. A utilização destas novas ferramentas baseadas em aplicativos CAD 3D e CAE passam a disponibilizar para as empresas projetistas e para as empresas usuárias de instalações industriais contendo atmosferas explosivas, novos recursos de automação e consistência de projetos, elaboração e visualização de projeto de tubulação, estruturas metálicas e caldeiraria, mecânica, civil, elétrica, instrumentação, automação, telecomunicações, segurança industrial e processo, tanto em instalações aparentes como em instalações subterrâneas. Os recursos de importação e exportação de informações entre os bancos de dados dos aplicativos CAD 3D e CAE possibilitam um maior grau de integração entre os projetos das diferentes especialidades, elevando o grau de confiabilidade e de consistência entre os diversos documentos e desenhos. Tal integração proporciona uma drástica redução das ocorrências muitas vezes verificada, de falta de consistência de dados entre documentos e desenhos diferentes como muitas vezes ocorrem nos projetos elaborados de forma tradicional em CAD 2D, uma vez que a verificação da consistência dos dados, revisões e atualizações são feitas manualmente, sujeitas a falhas humanas. Outro recurso a ser utilizado em projetos de regiões classificadas utilizando programas CAD 3D/CAE é a especificação e seleção de equipamentos de eletricidade e de instrumentação para instalação em atmosferas explosivas utilizando uma biblioteca de objetos configurados, com verificação de consistência automática entre a classificação da região de instalação do equipamento e o respectivo tipo de proteção ou EPL. As informações sobre os tipos de proteção e EPL contidas nos bancos de dados do sistema CAE são agora carregadas na biblioteca de objetos do sistema CAD 3D. Quando do detalhamento do projeto de instalação de equipamentos elétricos e eletrônicos, estas informações são automaticamente comparadas e, se necessário, geradas mensagens e relatórios automáticos de alerta de critérios de seleção equipamentos Ex não atendidos. Pelos motivos e razões resumidamente acima explanados, a elaboração de projetos de detalhamento de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas, bem como a seleção de equipamentos elétricos, de instrumentação e de automação certificados para instalação nestas regiões, utilizando modelos eletrônicos em CAD 3D integrado a CAE não representa apenas uma forma diferente de como fazer. Página 2 de 10

3 Tornam-se automatizadas também os conceitos e ações do que fazer requeridos nos procedimentos de classificação de áreas contendo atmosferas explosivas, indicados em Normas tais como ABNT NBR IEC , ABNT NBR IEC , ABNT NBR IEC , ABNT NBR IEC , ABNT NBR IEC , ABNT NBR IEC , ABNT NBR IEC , ABNT NBR IEC , API RP 505, NFPA 497 e outras Normas nacionais e estrangeiras, tais como as normas técnicas elaboradas pelas companhias classificadoras offshore e pelas normas técnicas elaboradas pelas empresas usuárias ou projetistas de instalações Ex. A utilização das novas ferramentas representa muito mais que o adequado atendimento dos requisitos normativos. Representa adicionalmente uma nova filosofia e nova abordagem na integração de dados, objetivando a automação dos processos dos projetos, redução de erros de consistência de informações, maior confiabilidade de documentação e menor esforço nas atividades de projeto e atualização da documentação gerada. Tais benefícios objetivam, por fim, a montagem e a manutenção de instalações mais seguras, com uma maior segurança para o pessoal envolvido com o projeto, instalação, operação, inspeção, manutenção e reparos de tais instalações elétricas, de instrumentação e de automação. Com esta nova sistemática de trabalho e de integração de sistemas, os níveis de segurança industrial podem ser elevados, através da integração e encadeamento de diversas atividades pertinentes. São encadeadas e integradas desde as etapas de projeto, passando pela instalação e inspeção periódica, integrados aos serviços de manutenção, reparos, revisão e recuperação de equipamentos Ex, através da integração de sistemas informatizados de CAD 3D, CAE e Módulo de Manutenção do Sistema de Gestão Empresarial (como por exemplo, o sistema SAP/R3, utilizado atualmente por diversas empresas). 2. Equipe multidisciplinar para a elaboração dos estudos de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas Os estudos de classificação regiões classificadas contendo atmosferas explosivas devem ser elaborados por uma equipe multidisciplinar de profissionais, que tenham conhecimento sobre as propriedades dos materiais inflamáveis, o processo e os equipamentos, com participação ainda, sempre que necessário, dos profissionais de segurança, eletricidade, mecânica, manutenção e outros da área de engenharia, conforme requerido na Norma ABNT NBR IEC Os projetos de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas devem ser inicialmente elaborados com base na obtenção de informações referentes às características do processo e da planta. Para esta finalidade, adicionalmente às recomendações técnicas prescritas nas normalizações sobre classificações de áreas, devem ser consultados profissionais da respectiva planta, representantes das seguintes disciplinas: Profissionais da área de engenharia de processo; Profissionais da área de operação; Profissionais da área de manutenção e da inspeção de equipamentos; Profissionais da área de projeto de tubulação, caldeiraria, mecânica, civil, elétrica, instrumentação e automação; Profissionais da área de Segurança Industrial Dada a complexidade de tais estudos, a equipe multidisciplinar de possuir profissionais com grande foco nas áreas de processo, operação e manutenção, de forma que sejam considerados os diversos pontos de vista e as experiências destas especialidades. 3. Documentação de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas É recomendado que a classificação de área seja realizada de forma que os vários passos que conduzam a classificação de área final sejam apropriadamente documentados. Toda a informação relevante deve ser referenciada nesta documentação. Podem ser apresentados como exemplos de tais informações ou de métodos a serem referenciados: a) Recomendações de padrões e normas aplicáveis; b) Características e cálculos da dispersão de gás e vapor; c) Estudo das características de ventilação em relação aos parâmetros de liberação do material inflamável, para que possa ser avaliada a efetividade da ventilação. Aquelas propriedades que são relevantes à classificação de área de todos materiais de processo utilizados na planta devem ser listados, incluindo peso molecular, ponto de fulgor, ponto de ebulição, temperatura de ignição, pressão do vapor, densidade do vapor, limites inferior e superior de explosividade (LIE e LSE), o grupo do gás, a classe de temperatura e o EPL deteminado pelas avaliacoes adicionais de risco realizadas, se aplicáveis. Os resultados do estudo de classificação de área bem como qualquer alteração subseqüente, devem ser registrados eletronicamente em bancos de dados, tais como em memoriais descritivos de processo, planilhas e tabelas de dados de processo e desenhos de plantas e de elevações das instalações físicas da planta. Os documentos de classificação de área devem incluir plantas e elevações, obtidos a partir de modelos eletronicos 3D, onde apropriado, que Página 3 de 10

4 identifiquem o tipo e a extensão das zonas, temperatura de ignição, classe de temperatura e grupo do gás. Onde a topografia de uma área influencie a extensão das zonas, esta situação, normalmente encontrada em plantas industriais, deve ser documentada. Os documentos também devem incluir outras informações relevantes tais como: a) A localização e identificação das fontes de risco. Para documentos de plantas de processo de grande porte e complexas, pode ser útil itemizar ou numerar as fontes de risco, para facilitar a correlação de dados entre as informações técnicas de classificação de área e os desenhos a serem obtidos da modelagem eletrônica; b) A posição das aberturas em edificações, como por exemplo, as portas, janelas, entradas e saídas de ar para ventilação de subestacoes de casas de controle. classificação de áreas, as diferentes classificações de cada área, tais como áreas não classificadas, áreas do tipo zona 0, 1, 2, 20, 21 ou 22, os diferentes grupos IIA, IIB, IIC, IIIA, IIIB ou IIIC e as diferentes classes de temperatura (T1, T2, T3, T4, T5 ou T6.). Com base nas informações de zona, grupo e classes de temperatura de cada área, obtidas destes desenhos tradicionais, são especificados os tipos e características de proteção equipamentos elétricos e eletrônicos a serem instalados no campo. 4. Exemplos de desenhos 2D e maquetes 3D de classificação de regiões contendo atmosferas explosivas Uma vez de posse dos desenhos de arranjo e de elevação das instalações físicas da planta e de posse da lista de dados de processo e dos cálculos de extensões das regiões classificadas contendo atmosferas explosivas, ou das figuras padronizadas de extensões elaboradas pelas respectivas empresas, são elaborados os respectivos desenhos de plantas e cortes das extensões de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas. As figuras a seguir mostram respectivamente exemplos típicos de desenhos tradicionais de projetos de arranjo de equipamentos e de elevação, elaborados para plantas de processamento petroquímico em instalações terrestres. Nestes desenhos são indicadas as extensões e os limites de classificação de áreas, sendo definidos, para cada tipo de região classificada, os respectivos dados de zona, grupo e classe de temperatura. São indicadas também nestes desenhos, as fronteiras entre regiões classificadas contendo atmosferas explosivas e áreas seguras, bem como as áreas que podem ser consideradas como seguras somente se forem mantidas sob pressão positiva ar, de acordo com os requisitos da ABNT NBR IEC (Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 13: Construção e utilização de ambientes ou edificações protegidas por pressurização), tais como casas de controle locais, onde normalmente são instalados os sistemas digitais de controle de processo, e as subestações (onde normalmente são instalados os painéis do tipo centro de controle de motores). Através de legenda com diferentes tipos de hachuras, são diferenciadas, nos desenhos de Exemplo de desenho de projeto de planta de extensão de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas em uma planta de petroquímica em instalação terrestre. Exemplo de desenho de projeto de elevação de extensão de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas em uma planta de petroquímica em instalação terrestre. Mais recentemente, nos estudos sobre extensões de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas, as informações sobre Zona, Grupo, Classe de Temperatura e EPL, passaram a ser disponibilizadas em maquetes eletrônicas 3D, as quais são automaticamente integradas nos projetos de processo, eletricidade e instrumentação, tais como preenchimento de Folhas de Dados de equipamentos de eletricidade e de instrumentação, tais como transmissores, solenóides, termopares, atuadores de válvulas de controle, analisadores, posicionadores, motores, luminárias, botoeiras e atuadores elétricos. Página 4 de 10

5 5. Exemplos de estudos de regiões classificadas elaborados em CAD 3D baseados em banco de dados orientados a objetos São apresentados a seguir alguns exemplos de projetos de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas elaborados em CAD 3D, onde são introduzidos nos bancos de dados orientados a objetos, as respectivas informações, tais como Zona, Grupo, Classe de Temperatura e EPL. Exemplo de projeto de maquete eletrônica em CAD 3D de Torre de Resfriamento de água industrial incluindo regiões classificadas. Exemplo de projeto de maquete eletrônica em CAD 3D de Equipamentos de Processo, Tanque de Teto Fixo e Casa de Analisadores incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. Exemplo de projeto de maquete eletrônica em CAD 3D de Torre de Resfriamento de Água Industrial, incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. Exemplo de projeto de maquete eletrônica em CAD 3D de Casa de Compressores de Hidrogênio incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. Exemplo de projeto de maquete eletrônica em CAD 3D de parque de esferas para armazenamento de propano, propeno e butano, incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. Página 5 de 10

6 Vista isométrica de maquete eletrônica em CAD 3D de esferas de GLP, casa de compressores, coluna de fracionamento e torre de resfriamento de água industrial incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. Vista isométrica de maquete eletrônica em CAD 3D de vasos, permutadores e casa de compressores incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. Vista isométrica de maquete eletrônica em CAD 3D de parque de esferas de GLP, casa de compressores, coluna de fracionamento e torre de resfriamento de água industrial incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. Vista isométrica de maquete eletrônica em CAD 3D de bombas de permutadores de calor incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. 6. Configuração do banco de dados no CAD 3D e exportação / importação de informações para aplicativos CAE para projetos de eletricidade e de instrumentação Vista isométrica de maquete eletrônica em CAD 3D de parque de esferas de GLP, casa de compressores, coluna de fracionamento, bombas, vasos, permutadores e torre de resfriamento de água industrial incluindo regiões classificadas, baseada em banco de dados orientados a objetos. A customização e a configuração das informações armazenadas nos bancos de dados do aplicativo CAD 3D sobre das regiões classificadas contendo atmosferas explosivas possibilitam a implantação dos recursos de troca de dados por aplicativos CAE, para os projetos de eletricidade e de instrumentação. As adequadas configurações destes bancos de dados tornam também possível a análise dos dados contidos no aplicativo CAE para análise de consistência de especificações técnicas dos equipamentos elétricos e de instrumentação Ex Página 6 de 10

7 adquiridos, a serem instalados na planta, e os requisitos sobre regiões classificadas e EPL dos respectivos locais de instalação de cada um destes equipamentos. As informações sobre a identificação dos diversos pontos de fontes de risco das regiões contendo atmosferas explosivas da maquete eletrônica contidas nos bancos de dados do programa CAD 3D devem ser adequadamente configuradas de forma a possibilitar os recursos de importação / exportação de informações pelo banco de dados do aplicativo CAE, para elaboração de projetos de processo, instrumentação e de eletricidade. É apresentada a seguir uma tabela contendo o resumo das informações mínimas a serem indicadas para cada ponto das regiões classificadas contendo atmosferas explosivas: Gases Classe Poeiras Grupo explosivos Temp. combustíveis do gás Zona EPL T3 Zona EPL 0 Ga IIA T4 20 Da 1 Gb IIB T5 21 Db 2 Gc IIC T6 22 Dc Informações mínimas a serem incluídas nos bancos de dados do modelo eletrônico em aplicativo CAD 3D, associados a cada coordenada da planta, para determinação do tipo de classificação da região contendo atmosferas explosivas 7. Exportação de dados a partir do modelo eletrônico em aplicativo CAD 3D para elaboração de desenhos de plantas, cortes e elevações em formato 2D A maquete eletrônica modelada em aplicativo CAD 3D incluindo as regiões classificadas contendo atmosferas explosivas deve possibilitar a exportação destas informações para fins de elaboração de desenhos de plantas, cortes e elevações em formato 2D, para fins de impressão e utilização pelo pessoal do projeto, montagem, operação e manutenção, para as atividades de consulta no campo para a elaboração de avaliações de risco e emissão de Permissões de Trabalho. Os desenhos de plantas e cortes devem possuir identificação das Zonas, Grupos, Classes de Temperatura e EPL, através de legendas com a identificação das diferentes regiões classificadas contendo atmosferas explosivas. Tais desenhos em formato 2D, exportados a partir de maquete eletrônica modelada em aplicativo CAD 3D, devem conter ainda informações sobre identificação dos tags dos equipamentos de processo e mecânicos, cotas da dimensões gerais da planta e as cotas para a identificação da extensão de todas as regiões classificadas, de modo similar aos desenhos de plantas, cortes, elevações e detalhes tradicionais existentes sobre classificação de áreas elaborados em CAD 2D. As cotas a serem apresentadas nos desenhos 2D exportados da maquete 3D devem indicar as extensões de todas as regiões contendo diferentes Zonas, Grupos, Classes de Temperatura ou EPL. Estes desenhos 2D devem conter também as devidas legendas identificando, através de hachuras padronizadas, cada tipo de zona, grupo e classe de temperatura. As hachuras básicas de zonas 0, zona 1 e zona 2 devem ser de acordo com os requisitos indicados nas Normas ABNT NBR IEC e IEC Configuração da biblioteca do CAD 3D para seleção de equipamentos elétricos e de instrumentação vinculado com requisitos de regiões classificadas O objetivo principal do projeto de detalhamento de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas não é, como ocorria anteriormente com o projeto em papel ou em CAD 2D, a visualização ou a informação visual das regiões classificadas em cada local da planta. Quando o projeto é elaborado em aplicativo CAD 3D, estas informações passam a estar disponíveis nos bancos de dados, independente de tais regiões classificadas estarem sendo ou não visualizados no modelo eletrônico. Sempre que necessário, as informações visuais de regiões classificadas podem ser fotografadas da maquete ou exportadas para documentos 2D, seja em formato de plantas, elevações ou vistas isométricas, para fins de impressão e consulta em papel. Um dos objetivos principais do projeto é o de seleção dos equipamentos elétricos e de instrumentação a serem instalados na planta de processo, vinculando esta seleção aos dados de zona, grupo e classe de temperatura da região de instalação de cada equipamento, bem como vinculando tais informações com as especificações contidas nos bancos de dados do aplicativo CAE. As informações sobre o projeto de encaminhamentos aéreos dos circuitos de eletricidade e de instrumentação, através de sistemas de bandejamento ou eletrodutos, bem como os encaminhamentos subterrâneos de eletrodutos envelopados em concreto nas unidades de processo, devem ser modeladas no aplicativo CAD 3D, tanto para a especialidade de eletricidade (a partir da Subestação até cada uma das cargas elétricas no campo) como para a instrumentação (a partir da Casa de Controle Local até cada caixa de junção, painel local de controle ou instrumento no campo). Deve também ser modelado em aplicativo CAD 3D, juntamente com o projeto de encaminhamento de circuitos de força, controle e instrumentação, a locação dos respectivos equipamentos elétricos e de instrumentação localizados nas áreas de Página 7 de 10

8 processo, tais como caixas de junção, instrumentos, válvulas de controle, posicionadores, atuadores de válvulas motorizadas, analisadores, luminárias, motores, botoeiras de comando, tomadas de solda e serviço, painéis locais de controle, painéis de distribuição de circuitos de iluminação e tomadas, painéis de distribuição de circuitos de força, câmeras de circuitos fechados de TV, sistemas de telecomunicações, etc. Tais equipamentos Ex devem ser selecionados com base em uma biblioteca de elementos a serem configurados e implantados nos bancos de dados do CAD 3D. O banco de dados de equipamentos elétricos e de instrumentação do CAD 3D deve proporcionar também uma vinculação dos dados das regiões classificadas com os tipos de proteção ou o EPL de cada equipamento. Esta vinculação deve ser tal que, através de mecanismos automáticos de verificação de inconsistências, não seja permita a instalação de equipamentos com tipo de proteção ou EPL que não seja adequado com o tipo de zona da região classificada do local da instalação. Esta vinculação de restrição de instalação deve ser similar às restrições que são utilizadas nos bancos de dados de materiais de tubulação, por exemplo, onde o sistema de verificação de inconsistências impede a instalação de uma válvula com especificação para classe de pressão 200 libras em uma tubulação com especificação para classe de pressão de 300 libras. De forma análoga, equipamentos elétricos e de instrumentação com tipo de proteção Ex n ou EPL Gc devem ser instalados somente em regiões classificadas do tipo Zona 2, e não devem ser permitidos de serem instalados em regiões classificadas do tipo Zona 1, a menos que uma avaliação adicional de risco, com base nas conseqüências de uma eventual ignição seja realizado. Os resultados destas avaliações adicionais de risco devem ser incorporadas aos mecanismos automáticos de verificação de inconsistências de seleção de equipamentos Ex. De forma similar, quando a área de processo envolver a existência de poeiras combustíveis, deve haver a restrição de equipamentos com EPL Dc em regiões que requeiram EPL Db ou Da bem como de equipamentos com EPL Db em regiões que requeiram EPL Da. Também de forma similar, equipamentos elétricos ou de instrumentação com o tipo de proteção diferente de Ex ia ou Ex ma ou EPL que não seja Ga, não devem ser permitidos para instalação em regiões classificadas do tipo Zona 0. Com relação ao Grupo de gases, equipamentos elétricos e de instrumentação com marcação IIA ou IIB não devem ser permitidos para instalação em regiões classificadas contendo gases do Grupo IIC. Nos casos em que uma avaliação adicional de risco tiver sido realizada, baseada nas conseqüências da ocorrência de uma eventual explosão, e que houver a indicação de possibilidade de utilização de equipamentos com EPL de um nível mais baixo daquele indicado pela metodologia tradicional, o programa CAD 3D deve gerar, para estes pontos de instalação, mensagens de alerta de quebra de especificação de equipamento, de forma a ressaltar os resultados de tal avaliação adicional de risco. Desta forma, os bancos de dados do CAD 3D devem ser configurados para permitir ou restringir a instalação de equipamentos elétricos ou eletrônicos, verificando a classificação da região do local da instalação e o tipo de proteção ou o EPL do equipamento que estiver sendo selecionado na biblioteca de equipamentos. 9. Cadastramento de relatórios de inspeção, manutenção, reparos e recuperação de equipamentos {Ex} no CAE e integração com o módulo de manutenção do sistema gerencial SAP/R3 9.1 Integração dos serviços de Inspeção e manutenção em equipamentos {Ex} Dentro das etapas cronológicas e da seqüência normal de etapas de um Empreendimento, após as atividades de projeto e de aquisição dos equipamentos, tem-se início os serviços de montagem e instalação dos equipamentos e sistemas elétricos e de instrumentação para atmosferas explosivas. As instalações elétricas e de instrumentação devem atender os requisitos da Norma ABNT NBR IEC Atmosferas explosivas Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas; Os serviços de inspeções das instalações elétricas e de instrumentação em atmosferas explosivas devem ser realizados de acordo com os requisitos da Norma ABNT NBR IEC Atmosferas explosivas Parte 17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas; O banco de dados orientado a objetos do programa CAE deve ser configurado de forma a possibilitar o cadastramento e arquivamento de relatórios da inspeção inicial detalhada, para as instalações novas, e das inspeções (visual ou apurada) periódicas de manutenção sobre os equipamentos elétricos e de instrumentação instalados em atmosferas explosivas. O sistema de dados deve ser configurado para possibilitar o arquivamento e acompanhamento do histórico das inspeções periódicas realizadas. As ações corretivas requeridas, indicadas nos relatórios de inspeções periódicas devem ser integrados com o módulo de manutenção do sistema de gestão empresarial, tal como o SAP/R3 Página 8 de 10

9 - Systems Applications and Products in Data Processing. Os dados referentes às não conformidades detectadas nas inspeções periódicas, constantes dos relatórios cadastrados no aplicativo CAE, devem ser importados pelo sistema SAP/R3 de forma que as ações de manutenção requeridas para sanar as não conformidades encontradas sejam automaticamente transformadas em notas de manutenção, para fins de abertura de ordens de trabalho a serem programadas e executadas. 9.2 Integração dos serviços de reparos, revisão e recuperação em equipamentos {Ex} Os equipamentos elétricos e de instrumentação {Ex} devem ser reparados, sempre que necessário, de acordo com os requisitos da Norma ABNT NBR IEC Reparo, revisão e recuperação de equipamentos utilizados em atmosferas explosivas. O banco de dados orientado a objetos do aplicativo CAE deve ser configurado de forma a possibilitar o cadastramento e acompanhamento do histórico de serviços de reparos para cada Tag de equipamento Ex. Os respectivos relatórios de reparos, a serem mantidos pelos usuários em sistema de histórico de serviços realizados por equipamento, devem ser arquivados eletronicamente pelo aplicativo CAE, vinculados aos respectivos tags dos equipamentos reparados. Nestes serviços de reparos são incluídos serviços mecânicos e elétricos realizados diversos equipamentos elétricos e eletrônicos, tais como em motores dos diversos tipos de proteção, invólucros de painéis pressurizados, invólucros metálicos com tipo de proteção a prova de explosão, etc. 10. Resultados e benefícios proporcionados pelos estudos de classificação de regiões contendo atmosferas explosivas A distribuição de potência elétrica em uma instalação fisicamente distribuída é normalmente dispersa, como é o caso usual em modernas plantas de processamento químico e de petróleo. Neste caso um espaço seguro necessita ser projetado, através de planejamento de arranjo dos equipamentos de processo, dentro da área classificada, para a construção de uma subestação ou de uma sala de controle local. Painéis de distribuição de força e de Centro de Controle de Motores comuns podem ser instalados nestas subestações instaladas em áreas seguras. Os painéis dos sistemas digitais de controle e de monitoração distribuídos (SDCD ou PLC), painéis de relés e respectivos painéis de rearranjo também são instalados em salas de controle localizadas preferencialmente em áreas não classificadas. Desta forma, a adequada decisão do local de instalação das edificações de Casas de Controle Locais e de Subestações, em áreas seguras, deve ser baseada em um plano de classificação de áreas atualizado. Também como resultados e benefícios de um estudo de classificação de áreas atualizado, destacam-se possibilidade da correta especificação dos novos equipamentos elétricos e eletrônicos necessários para os novos projetos; e a possibilidade da correta aplicação, dos procedimentos de inspeções periódicas dos sistemas instalados em regiões classificadas contendo atmosferas explosivas. A segurança das instalações elétricas em atmosferas explosivas é dada por um conjunto de ações, encadeadas como elos de uma corrente, tais como projeto, especificação técnica, suprimento, instalação, inspeção, manutenção e reparo. Se um dos elos desta corrente falhar, a segurança de todo o processo pode ficar comprometida, o que requer a capacitação e treinamento de todo o pessoal envolvido. Os documentos do estudo de classificação de áreas devem estar constantemente atualizados, em função das ampliações das plantas de processo, uma vez que a instalação de novos equipamentos de processo introduz novas fontes de risco, ampliando as extensões das regiões classificadas contendo atmosferas explosivas. Tais ampliações podem alterar a classificação de áreas existentes, alterando o tipo de zona, de grupo ou de classe de temperatura, podendo inclusive tornar em uma área classificada uma área antes considerada como sendo não classificada, o que leva a necessidade de estudo ou de substituição dos equipamentos elétricos e de instrumentação existentes em tais locais. Desta forma, a manutenção da documentação de classificação de áreas de uma unidade industrial em bancos de dados integrados em CAD 3D e CAE é um importante fator para o controle da segurança operacional e da confiabilidade das instalações da planta, em função da automação da documentação de projeto e verificações automáticas de eventuais inconsistências existentes no projeto ou na seleção do equipamento ou de falhas de especificação dos equipamentos adquiridos. A documentação de classificação de áreas em bancos de dados integrados constitui também uma fonte de dados atualizada, confiável e consistente para consulta das pessoas envolvidas com a operação da planta, com a segurança, meio ambiente e saúde, e dos executantes dos serviços rotineiros de manutenção, próprios ou contratados do usuário. Esta documentação deve ser utilizada, além para especificação dos equipamentos elétricos, de instrumentação e de automação Ex, como base o para norteamento na elaboração das análises de risco, verificando os procedimentos requeridos e a especificação, por exemplo, das ferramentas manuais elétricas e instrumentos ou aparelhos digitais portáteis a serem utilizadas em trabalhos realizados em regiões classificadas contendo atmosferas explosivas, bem como para a emissão das respectivas Permissões de Trabalho. Página 9 de 10

10 12 Sobre o autor 11. Referências Bibliográficas 1. ABNT NBR IEC : Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 0: Requisitos Gerais; 2. ABNT NBR IEC : Atmosferas explosivas Parte 10: Classificação de áreas Atmosferas explosivas de gás; 3. ABNT NBR IEC : Atmosferas explosivas Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas; 4. ABNT NBR IEC : Atmosferas explosivas Parte 17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas; 5. ABNT NBR IEC : Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 19: Reparo, revisão e recuperação de equipamentos utilizados em atmosferas explosivas; 6. ABNT NBR IEC : Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 20: Dados de gases e vapores inflamáveis, referentes à utilização de equipamentos elétricos; 7. ABNT IEC : Equipamentos elétricos para utilização na presença de poeiras combustíveis Parte 10: Classificação das áreas onde poeiras combustíveis estão ou possam estar presentes; Graduado em Engenharia Elétrica em Mestre em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência na POLI/USP. Consultor Técnico e Engenheiro Sênior da PETROBRAS. Atua em projetos e implantação de Empreendimentos de sistemas elétricos industriais, nas áreas de sistemas de proteção e automação elétrica e equipamentos e instalações em atmosferas explosivas, para plantas de petróleo e petroquímica. Membro da Subcomissão de Normalização Técnica da PETROBRAS, na área de eletricidade. Coordenador do Subcomitê SC-31 do COBEI - Equipamentos e Instalações em Atmosferas Explosivas. Delegado da ABNT como representante do Brasil no Technical Committee TC-31 - Equipment for Explosive Atmospheres da IEC International Electrotechnical Commission. Membro da Comissão Técnica sobre Atmosferas Explosivas do INMETRO. Membro do Subcomitê SC IECEx BR do COBEI. Membro do TC-95 da IEC e coordenador do Subcomitê SC-41 do COBEI Relés de Medição e equipamentos de proteção. Docente da UP Universidade PETROBRAS, nas disciplinas de Instalações elétricas e de instrumentação em atmosferas explosivas e Características e proteção de motores elétricos trifásicos para a indústria de petróleo e petroquímica ABNT IEC : Equipamentos elétricos para utilização na presença de poeiras combustíveis Parte 14: Equipamentos elétricos para utilização na presença de poeiras combustíveis Parte 14: Seleção e Instalação; 9. API RP American Petroleum Institute, Recommended Practice for classification of locations for electrical installations at petroleum facilities classified as Class I, Zone 0, Zone 1 and Zone 2; 10. NFPA National Fire Protection Association, Recommended practice for the classification of flammable liquids, gases, or vapors and of hazardous (classified) locations for electrical installations in chemical process areas; Maiores informações sobre o estágio atual de evolução de cada Norma ABNT sobre atmosferas explosivas podem ser encontradas no site do Subcomitê SC-31 do COBEI na Internet, no seguinte endereço: Página 10 de 10

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