Nbriec60079 10-1 072009 classsificação de areas para gás

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Normas NBR IEC para ambientes de Atmosfera Explosiva

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Nbriec60079 10-1 072009 classsificação de areas para gás

  1. 1. © IEC 2008 - © ABNT 2009 NORMA BRASILEIRA ABNT NBR IEC 60079-10-1 Primeira edição 18.06.2009 Válida a partir de 18.07.2009 Atmosferas explosivas Parte10-1: Classificação de áreas — Atmosferas explosivas de gás Explosive atmospheres Part 10-1: Classification of areas – Explosive gas atmospheres ICS 29.260.20 ISBN 978-85-07-01587-1 Número de referência ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 63 páginas Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  2. 2. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 ii © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados © IEC 2008 Todos os direitos reservados. A menos que especificado de outro modo, nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida ou utilizada por qualquer meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia e microfilme, sem permissão por escrito da ABNT, único representante da IEC no território brasileiro. © ABNT 2009 Todos os direitos reservados. A menos que especificado de outro modo, nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida ou utilizada por qualquer meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia e microfilme, sem permissão por escrito da ABNT. ABNT Av.Treze de Maio, 13 - 28º andar 20031-901 - Rio de Janeiro - RJ Tel.: + 55 21 3974-2300 Fax: + 55 21 3974-2346 abnt@abnt.org.br www.abnt.org.br Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  3. 3. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados iii Sumário Página Prefácio Nacional........................................................................................................................................................v Introdução .................................................................................................................................................................vii 1 Escopo............................................................................................................................................................1 2 Referências normativas ................................................................................................................................2 3 Termos e definições......................................................................................................................................2 4 Generalidades................................................................................................................................................5 4.1 Princípios de segurança ...............................................................................................................................5 4.2 Objetivos da classificação de áreas............................................................................................................6 5 Procedimentos de classificação de áreas ..................................................................................................7 5.1 Generalidades................................................................................................................................................7 5.2 Fontes de risco ..............................................................................................................................................7 5.3 Tipo de zona...................................................................................................................................................8 5.4 Extensão de zonas ........................................................................................................................................8 5.4.1 Taxas de liberação de gás ou vapor............................................................................................................9 5.4.2 Limite inferior de explosividade (LIE)........................................................................................................10 5.4.3 Ventilação.....................................................................................................................................................10 5.4.4 Densidade relativa do gás ou vapor quando liberado.............................................................................10 5.4.5 Outros parâmetros a serem considerados ...............................................................................................10 5.4.6 Exemplos ilustrativos..................................................................................................................................11 6 Ventilação.....................................................................................................................................................12 6.1 Generalidades..............................................................................................................................................12 6.2 Principais tipos de ventilação....................................................................................................................12 6.3 Graus de ventilação.....................................................................................................................................12 6.4 Disponibilidade da ventilação....................................................................................................................12 7 Documentação.............................................................................................................................................13 7.1 Generalidades..............................................................................................................................................13 7.2 Desenhos, dados e tabelas ........................................................................................................................13 Anexo A (informativo) Exemplos de fontes de risco e de taxas de liberação ....................................................14 A.1 Planta de processo......................................................................................................................................14 A.1.1 Fontes de risco que fornecem um grau contínuo de liberação..............................................................14 A.1.2 Fontes de risco que fornecem um grau primário de liberação ..............................................................14 A.1.3 Fontes de risco que fornecem um grau secundário de liberação..........................................................14 A.2 Aberturas......................................................................................................................................................14 A.2.1 Aberturas como possíveis fontes de risco...............................................................................................15 A.2.2 Classificação das aberturas .......................................................................................................................15 A.3 Taxa de liberação.........................................................................................................................................16 A.3.1 Taxa de liberação de líquidos ....................................................................................................................16 A.3.2 Taxa de liberação de gases ........................................................................................................................17 A.4 Exemplos de estimativas de taxas de liberação ......................................................................................19 Anexo B (informativo) Ventilação............................................................................................................................21 B.1 Generalidades..............................................................................................................................................21 B.2 Ventilação natural........................................................................................................................................21 B.3 Ventilação artificial......................................................................................................................................22 B.3.1 Generalidades..............................................................................................................................................22 B.3.2 Considerações de projeto...........................................................................................................................22 B.3.3 Exemplos de ventilação artificial...............................................................................................................22 B.4 Graus de ventilação.....................................................................................................................................23 B.4.1 Ventilação alta (VA) .....................................................................................................................................23 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  4. 4. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 iv © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados B.4.2 Ventilação média (VM).................................................................................................................................23 B.4.3 Ventilação baixa (VB) ..................................................................................................................................23 B.5 Avaliação de grau de ventilação e sua influência na classificação de áreas .......................................23 B.5.1 Generalidades..............................................................................................................................................23 B.5.2 Estimativa do volume hipotético Vz...........................................................................................................24 B.5.3 Estimativa do grau de ventilação...............................................................................................................27 B.6 Disponibilidade da ventilação....................................................................................................................28 B.7 Guia prático..................................................................................................................................................29 B.8 Cálculos para determinação do grau de ventilação ................................................................................31 Anexo C (informativo) Exemplos de classificação de áreas.................................................................................38 Anexo D (informativo) Névoas inflamáveis.............................................................................................................61 Bibliografia ................................................................................................................................................................63 Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  5. 5. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados v Prefácio Nacional A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidade, laboratório e outros). Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras das Diretivas ABNT, Parte 2. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) chama atenção para a possibilidade de que alguns dos elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT não deve ser considerada responsável pela identificação de quaisquer direitos de patentes. A ABNT NBR IEC 60079-10-1 foi elaborada no Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), pela Comissão de Estudo sobre Procedimentos de Classificação de Áreas, Projeto, Seleção, Montagem, Inspeção e Manutenção de Instalações “Ex”, Dados de Gases Inflamáveis, Reparo, Revisão e Recuperação de Equipamentos Elétricos “Ex” e Competências Pessoais para Atmosferas Explosivas (CE-03:031.01). O Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 04, de 16.04.2009 a 15.05.2009, com o número de Projeto 03:031.01-007 . Esta Norma é uma adoção idêntica, em conteúdo técnico, estrutura e redação, à IEC 60079-10-1:2008, que foi elaborada pelo Technical Committee Equipment for Explosive Atmospheres (IEC/TC 31), conforme ISO/IEC Guide 21-1:2005. A aplicação desta Norma não dispensa o respeito aos regulamentos de órgãos públicos que os equipamentos e as instalações devem satisfazer. Podem ser citadas como exemplos de regulamentos de órgãos públicos as Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho e Emprego e as Portarias Ministeriais elaboradas pelo Inmetro contendo o Regulamento de Avaliação da Conformidade (RAC) para equipamentos elétricos para atmosferas explosivas, nas condições de gases e vapores inflamáveis e poeiras combustíveis. Esta primeira edição da ABNT NBR IEC 60079-10-1, em conjunto com as outras partes, ainda sem previsão de publicação, cancela e substitui a edição anterior (ABNT NBR IEC 60079-10:2006), a qual foi tecnicamente revisada. O Escopo desta Norma Brasileira em inglês é o seguinte: Scope This part of ABNT NBR IEC 60079 is concerned with the classification of areas where flammable gas or vapour or mist hazards (see Notes 1, 2 and 3) may arise and may then be used as a basis to support the proper selection and installation of equipment for use in a hazardous area. It is intended to be applied where there may be an ignition hazard due to the presence of flammable gas or vapour, mixed with air under normal atmospheric conditions (see Note 4), but it does not apply to a) mines susceptible to firedamp; b) the processing and manufacture of explosives; c) areas where a hazard may arise due to the presence of combustible dusts or fibres (refer to ABNT NBR IEC 61241-10 / IEC 60079-10-2); d) catastrophic failures which are beyond the concept of abnormality dealt with in this standard (see Note 5); Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  6. 6. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 vi © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados e) rooms used for medical purposes; f) domestic premises. This standard does not take into account the effects of consequential damage. Definitions and explanations of terms are given together with the main principles and procedures relating to hazardous area classification. For detailed recommendations regarding the extent of the hazardous areas in specific industries or applications, reference may be made to national or industry codes relating to those applications. Note 1 Flammable mists may form or be present at the same time as flammable vapours. Liquids not considered to be hazardous in terms of this standard (due to the flash point), when released under pressure may also generate flammable mists. In such cases, the strict application of area classification for gases and vapours may not be appropriate as the basis for selection of equipment. Information on flammable mists is provided in Annex D. Note 2 The use of ABNT NBR IEC 60079-14 for selection of equipment and installations is not required for mist hazards. Note 3 For the purpose of this standard, an area is a three-dimensional region or space. Note 4 Atmospheric conditions include variations above and below reference levels of 101,3 kPa (1 013 mbar) and 20 °C (293 K), provided that the variations have a negligible effect on the explosion properties of the flammable materials. Note 5 Catastrophic failure in this context is applied, for example, to the rupture of a process vessel or pipeline and events that are not predictable. Note 6 In any process plant, irrespective of size, there may be numerous sources of ignition apart from those associated with equipment. Appropriate precautions will be necessary to ensure safety in this context. This standard may be used with judgement for other ignition sources. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  7. 7. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados vii Introdução Em áreas onde quantidades e concentrações perigosas de vapores ou gases inflamáveis podem ocorrer, medidas de proteção devem ser aplicadas de forma a reduzir o risco de explosões. Esta parte da ABNT NBR IEC 60079 define os critérios essenciais nos quais o risco de ignição deve ser avaliado e oferece um guia para o projeto e controle de parâmetros que podem ser utilizados para reduzir tais riscos de explosões. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  8. 8. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  9. 9. NORMA BRASILEIRA ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 1 Atmosferas explosivas Parte 10-1: Classificação de áreas — Atmosferas explosivas de gás 1 Escopo Esta parte da ABNT NBR IEC 60079 refere-se à classificação de áreas onde pode ocorrer a presença de gases ou vapores inflamáveis ou névoas perigosas (ver Notas 1, 2 e 3) e pode ser utilizada como base para a adequada seleção e instalação de equipamentos para utilização em áreas classificadas. Esta Norma é destinada a ser aplicada onde haja o risco de ignição devido à presença de gás ou vapor inflamável misturado com o ar, sob condições atmosféricas normais (ver Nota 4), porém não é aplicável a a) minas sujeitas a presença de grisu; b) processamento e manufatura de explosivos; c) áreas onde possa ocorrer a presença de poeiras ou fibras combustíveis (consultar ABNT NBR IEC 61241-10 / IEC 60079-10-2); d) falhas catastróficas que estejam além do conceito de anormalidade considerado nesta Norma (ver Nota 5); e) ambientes utilizados com objetivos médicos; f) premissas domésticas. Esta Norma não leva em consideração os efeitos de danos conseqüenciais. As definições e explicações dos termos são apresentadas juntamente com os princípios e procedimentos fundamentais relativos à classificação de áreas. Para recomendações detalhadas relativas às extensões das áreas classificadas em indústrias e aplicações específicas, consultas devem ser feitas aos códigos aplicáveis a estas aplicações. NOTA 1 Névoas inflamáveis podem se formar ou estar presentes ao mesmo tempo que vapores inflamáveis. Líquidos não considerados perigosos em termos desta Norma (devido ao seu ponto de fulgor), quando liberados sob pressão, podem também gerar névoas inflamáveis. Em tais casos, a aplicação estrita da classificação de áreas para gases e vapores pode não ser adequada como base para a seleção de equipamentos. Informações sobre névoas inflamáveis são apresentadas no Anexo D. NOTA 2 A utilização da ABNT NBR IEC 60079-14 para a seleção de equipamentos e instalação não é requerida para névoas inflamáveis. NOTA 3 Para o objetivo desta Norma, uma área é considerada uma região ou espaço tridimensional. NOTA 4 Condições atmosféricas incluem variações acima e abaixo dos níveis de referência de 101,3 kPa (1 013 mbar) e 20 ºC (293 K), desde que as variações tenham um efeito desprezível nas propriedades de explosividade dos materiais inflamáveis. NOTA 5 Neste contexto, falhas catastróficas são aplicáveis, como, por exemplo, a ruptura de um vaso ou tubulação de processo e eventos que não se possam prever. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  10. 10. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 2 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados NOTA 6 Em qualquer planta de processo, independentemente do seu tamanho, pode haver numerosas fontes de ignição além daquelas associadas com equipamentos. Neste contexto, são necessárias precauções apropriadas para assegurar um nível adequado de segurança. Esta Norma pode ser utilizada com ponderação para outras fontes de ignição. 2 Referências normativas Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste Documento ABNT. Para referências datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas). ABNT NBR NM IEC 60050-426, Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Terminologia ABNT NBR IEC 60079-0, Atmosferas explosivas – Parte 0: Equipamento – Requisitos gerais IEC 60079-4, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres – Part 4: Method of test for ignition temperature IEC 60079-4A, First supplement to IEC 60079-4 (1966), Electrical apparatus for explosive gas atmospheres – Part 4: Method of test for ignition temperature ABNT NBR IEC 60079-20, Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte 20: Dados de gases e vapores inflamáveis referentes à utilização de equipamentos elétricos 3 Termos e definições Para os efeitos deste documento, aplicam-se os termos e definições da ABNT NBR IEC 60079-0 e os seguintes. NOTA Definições adicionais aplicáveis a atmosferas explosivas podem ser encontradas na ABNT NBR NM IEC 60050- 426 (IEV - International Electrotechnical Vocabulary). 3.1 atmosfera explosivas mistura com ar, sob condições atmosféricas, de substâncias inflamáveis na forma de gás, vapor, poeira, fibras ou partículas suspensas, na qual, após a ignição, permite auto-sustentação de propagação [ABNT NBR IEC 60079-0, definição 3.22] 3.2 atmosferas explosiva de gás mistura com ar, sob condições atmosféricas de substâncias inflamáveis na forma de gás ou vapor, na qual, após a ignição, permite a auto-sustentação de propagação da chama [ABNT NBR IEC 60079-0, definição 3.24] NOTA 1 Embora uma mistura que possua uma concentração acima do seu limite superior de explosividade (LSE) não seja uma atmosfera explosiva de gás, esta pode rapidamente se tornar explosiva e, em certos casos para os objetivos de classificação de áreas, é recomendável que esta seja considerada uma atmosfera explosiva de gás. NOTA 2 Existem alguns gases que são explosivos com a concentração de 100 %. 3.3 área classificada (devido a atmosferas explosivas de gás) área na qual uma atmosfera explosiva de gás está presente ou é esperada para estar presente em quantidades tais que requeiram precauções especiais para a construção, instalação e utilização de equipamentos Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  11. 11. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 3 3.4 área não classificada (devido a atmosferas explosivas de gás) área na qual uma atmosfera explosiva de gás não é esperada para estar presente em quantidades tais que requeiram precauções especiais para a construção, instalação e utilização de equipamentos 3.5 zonas áreas classificadas são divididas em zonas, baseadas na freqüência da ocorrência e duração de uma atmosfera explosiva de gás, como a seguir: 3.6 zona 0 área na qual uma atmosfera explosiva de gás está presente continuamente ou por longos períodos ou freqüentemente 3.7 zona 1 área na qual uma atmosfera explosiva de gás é provável de ocorrer em condições normais de operação ocasionalmente 3.8 zona 2 área na qual uma atmosfera explosiva de gás não é provável de ocorrer em condições normais de operação, mas, se ocorrer, irá persistir somente por um curto período [IEV 426-03-05] NOTA Indicações sobre a freqüência da ocorrência e a duração podem ser obtidas a partir de códigos relacionados com indústrias ou aplicações específicas 3.9 fonte de risco ponto ou local no qual um gás, vapor, névoa ou líquido pode ser liberado para a atmosfera de modo que uma atmosfera explosiva de gás possa ser formada [IEV 426-03-06, modificado] 3.10 graus de risco existem basicamente três graus de risco, conforme relacionado a seguir, em ordem decrescente em relação à probabilidade da atmosfera explosiva de gás estar presente: a) grau contínuo; b) grau primário; c) grau secundário. Uma fonte de risco pode dar origem a um dos três graus de risco, ou a uma combinação de mais de um deles 3.11 fonte de risco de grau contínuo liberação que é contínua ou é esperada para ocorrer freqüentemente ou por longos períodos 3.12 fonte de risco de grau primário liberação que pode ser esperada para ocorrer periodicamente ou ocasionalmente durante operação normal Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  12. 12. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 4 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 3.13 fonte de risco de grau secundário liberação que não é esperada para ocorrer em operação normal e, se ocorrer, é somente de forma pouco freqüente e por curtos períodos 3.14 taxa de liberação quantidade de gás, vapor ou névoa inflamável emitida por unidade de tempo pela fonte de risco 3.15 operação normal situação em que o equipamento está operando dentro de seus parâmetros de projeto NOTA 1 Pequenos vazamentos de material inflamável pode fazer parte da operação normal. Por exemplo, vazamentos de selos que ficam úmidos pelo fluído que está sendo bombeado são considerados pequenos vazamentos. NOTA 2 Falhas (tais como ruptura de selo de bombas, de gaxetas de flanges ou derramamentos causados por acidentes) que envolvam reparos urgentes ou paradas não são consideradas como sendo parte da operação normal nem são consideradas catastróficas. NOTA 3 Operação normal inclui condições de partida e parada. 3.16 ventilação movimento do ar e sua renovação com ar fresco devido aos efeitos de vento, gradiente de temperatura ou meios artificiais (por exemplo, ventiladores ou exaustores) 3.17 limite inferior de explosividade (LIE) concentração de gás, vapor ou névoa inflamável no ar, abaixo da qual uma atmosfera explosiva de gás não é formada [IEV 426-02-09] 3.18 limite superior de explosividade (LSE) concentração de gás, vapor ou névoa inflamável no ar, acima da qual uma atmosfera explosiva de gás não é formada [IEV 426-02-10] 3.19 densidade relativa de um gás ou vapor densidade de um gás ou vapor em relação à densidade do ar na mesma pressão e na mesma temperatura (a densidade relativa do ar é igual a 1,0) 3.20 material inflamável (substância inflamável) material que é inflamável por si mesmo ou que é capaz de produzir um gás, vapor ou névoa inflamável 3.21 líquido inflamável líquido capaz de produzir vapor inflamável sob qualquer condição de operação prevista NOTA Um exemplo de condição de operação prevista é a qual o líquido inflamável é processado a temperaturas próximas ou acima do seu ponto de fulgor. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  13. 13. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 5 3.22 gás ou vapor inflamável gás ou vapor que, quando misturado com o ar em determinadas proporções, forma uma atmosfera explosiva de gás 3.23 névoa inflamável gotículas de líquido inflamável, dispersas no ar, de modo a formar uma atmosfera explosiva 3.24 ponto de fulgor menor temperatura na qual, sob determinadas condições normalizadas, um líquido libera vapor em quantidade suficiente para ser capaz de formar uma mistura inflamável ar/vapor 3.25 ponto de ebulição temperatura na qual um líquido entra em ebulição à pressão ambiente de 101,3 kPa (1 013 mbar) NOTA O ponto de ebulição inicial que necessita ser utilizado para misturas de líquidos é para indicar o mais baixo valor do ponto de ebulição para a faixa dos líquidos presentes, como determinado em laboratório de destilação padrão sem fracionamento. 3.26 pressão de vapor pressão exercida quando um sólido ou um líquido está em equilíbrio com seu próprio vapor. Esta é função da substância e da temperatura 3.27 temperatura de ignição de uma atmosfera explosiva de gás menor temperatura de uma superfície aquecida, a qual, sob condições especificadas na IEC 60079-4, provoca a ignição de uma substância inflamável na forma de uma mistura de gás ou vapor com o ar [ABNT NBR IEC 60079-0, definição 3.26] 3.28 extensão da zona distância em qualquer direção da fonte de risco ao ponto onde a mistura gás/ar tenha sido diluída pelo ar para um valor abaixo do limite inferior de explosividade 3.29 gás liquefeito inflamável material inflamável que é armazenado ou processado como um líquido e que na temperatura ambiente e na pressão atmosférica é um gás inflamável 4 Generalidades 4.1 Princípios de segurança Instalações onde os materiais inflamáveis são processados ou armazenados necessitam ser projetadas, operadas e mantidas de modo que qualquer liberação de material inflamável e, conseqüentemente, a extensão da área classificada seja mantida como sendo a menor possível, seja em operação normal ou, de outra forma, com relação à freqüência, duração e quantidade. É importante examinar as partes de equipamentos e sistemas de processo, os quais possam liberar materiais inflamáveis, e considerar modificações no projeto para minimizar a probabilidade e frequência de liberação, a quantidade e a taxa de liberação de material. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  14. 14. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 6 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados Estas considerações fundamentais necessitam serem verificadas nas etapas iniciais do projeto de qualquer planta de processo e necessitam que recebam também atenção especial ao realizar o estudo de classificação de áreas. Em caso de atividades outras que a operação normal, por exemplo, comissionamento ou manutenção, a classificação da área pode não ser válida. É esperado que isto seja tratado por uma sistemática de permissão de trabalho. Os seguintes passos necessitam ser seguidos em uma situação em que possa haver uma atmosfera explosiva de gás: a) eliminar a probabilidade de ocorrência de uma atmosfera explosiva de gás ao redor da fonte de ignição, ou b) eliminar a fonte de ignição. Se estas medidas não forem possíveis de serem executadas, medidas de proteção, equipamentos de processo, sistemas e procedimentos necessitam ser selecionados e preparados de modo que a probabilidade de ocorrência simultânea dos eventos a) e b) acima, seja suficientemente baixa para ser aceitável. Tais medidas podem ser utilizadas independentemente, se estas forem reconhecidas como sendo altamente confiáveis, ou em combinação, para atingir um nível equivalente de segurança. 4.2 Objetivos da classificação de áreas A classificação de áreas é um método de análise e classificação do ambiente onde uma atmosfera explosiva de gás possa ocorrer, de modo a facilitar a adequada seleção e instalação de equipamentos a serem utilizados com segurança em tais ambientes. A classificação também leva em consideração as características de ignição dos gases ou vapores, tais como energia de ignição (grupo do gás) e a temperatura de ignição (classe de temperatura). Na maioria das situações práticas, onde produtos inflamáveis são utilizados, é difícil assegurar que a presença de uma atmosfera explosiva de gás nunca irá ocorrer. Pode também ser difícil assegurar que os equipamentos nunca se constituirão em fontes de ignição. Desta forma, em situações onde exista uma alta probabilidade de ocorrência de uma atmosfera explosiva de gás, a confiabilidade é obtida pela utilização de equipamentos que possuam uma baixa probabilidade de se tornarem fontes de ignição. Por outro lado, onde houver uma baixa probabilidade de ocorrência de uma atmosfera explosiva de gás, equipamentos construídos com requisitos menos rigorosos podem ser utilizados. Após a conclusão da classificação de área, uma avaliação adicional de risco pode ser realizada para avaliar se as consequências da ignição de uma atmosfera explosiva requerem a utilização de equipamentos com um nível de proteção de equipamento (EPL – “Equipment Protection Level”) mais elevado ou possa justificar a utilização de equipamentos com nivel de proteção de equipamento mais baixo do que aquele normalmente considerado. Os requisitos de EPL podem ser registrados, como apropriado, nos documentos e desenhos de classificação de áreas de modo a permitir uma adequada seleção de equipamentos a serem utilizados. Raramente é possível, através de uma simples análise de uma planta industrial ou de um projeto de uma planta, decidir que partes daquela planta podem ser enquadradas na definição de zonas (zonas 0, 1 e 2). É necessário um estudo mais detalhado e isto envolve a análise das probabilidades básicas de ocorrência de uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis. O primeiro passo é avaliar a probabilidade de acordo com as definições de zona 0, zona 1 e zona 2. Uma vez que se tenha determinado a probabilidade da freqüência e duração de uma liberação (bem como o grau de risco), a taxa de liberação, concentração, velocidade, ventilação e outros fatores que afetam o tipo e/ou a extensão da zona, existe então uma base confiável para a determinação da probabilidade de presença de uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis nas áreas ao redor. Esta abordagem requer que análises detalhadas sejam feitas para cada item do equipamento de processo que contenha um produto inflamável, e que poderia se tornar uma fonte de risco. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  15. 15. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 7 Em particular, as áreas de zona 0 ou zona 1 necessitam ser minimizadas em quantidade e extensão, seja por projeto ou por procedimentos operacionais adequados. Em outras palavras, plantas e instalações devem possuir principalmente áreas de zona 2 ou áreas não classificadas. Quando a liberação de material inflamável for inevitável, é recomendado que os itens dos equipamentos de processo sejam limitados àqueles que dão origem a fontes de risco de grau secundário ou, na sua impossibilidade (isto é, onde for inevitável terem-se fontes de risco de grau primário ou contínuo), as fontes de risco necessitam que sejam limitadas, ao máximo, em quantidade e taxas de liberação. Ao se desenvolver um estudo de classificação de áreas, estes princípios devem receber considerações prioritárias. Quando necessário, recomenda-se que o projeto, a operação e a localização dos equipamentos de processo assegurem que, mesmo quando estes estejam operando de forma anormal, a quantidade de material inflamável liberado para a atmosfera seja minimizada, de forma a reduzir a extensão da área classificada. Uma vez que a planta tenha sido classificada e que todos os registros necessários tenham sido efetuados, é importante que nenhuma modificação nos equipamentos ou nos procedimentos de operação seja feita sem discussão prévia com os responsáveis pela classificação da área. Ações não autorizadas podem invalidar a classificação de áreas. É necessário assegurar que todos os equipamentos que afetam a classificação de área e que tenham sido submetidos a procedimentos de manutenção sejam cuidadosamente inspecionados durante e após a sua montagem, de forma a assegurar que a integridade original de projeto, relativa à segurança, esteja mantida, antes que os equipamentos retornem à operação. 5 Procedimentos de classificação de áreas 5.1 Generalidades É necessário que a classificação de áreas seja realizada por aqueles que compreendam a relevância e o significado das propriedades dos materiais inflamáveis que daqueles que estejam familiarizados com o processo e os equipamentos, juntamente com a participação, de pessoal qualificado das áreas de engenharia de segurança, eletricidade, mecânica e outros. Os parágrafos seguintes apresentam orientações sobre o procedimento para a classificação de áreas nas quais pode haver ocorrência de uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis. Um exemplo do procedimento para a classificação de áreas é apresentado na Figura C.2. A classificação de áreas necessita ser realizada quando as plantas iniciais de tubulações, os diagramas iniciais de instrumentação e os planos de arranjo iniciais estiverem disponíveis e confirmados antes da planta entrar em operação. As revisões necessitam ser realizadas durante o tempo de vida da planta. 5.2 Fontes de risco Os elementos básicos para se definir as áreas classificadas consistem na identificação das fontes de risco e na determinação do grau destas fontes. Considerando que uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis somente pode existir se um gás ou vapor estiver presente com o ar, é necessário avaliar se algum destes materiais inflamáveis pode existir na área considerada. De maneira geral, tais gases e vapores (bem como líquidos e sólidos inflamáveis que podem dar origem a estes) estão contidos em equipamentos de processo que podem ou não estar totalmente fechados. É necessário identificar quando uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis pode estar presente no interior de uma planta de processo, ou quando a liberação de materiais inflamáveis pode criar uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis externamente à planta de processo. Cada tipo de equipamento do processo (por exemplo, tanques, bombas, tubulações, vasos etc.) deve ser considerado uma fonte potencial de risco de liberação de gases inflamáveis. Se não for previsto que o equipamento contenha material inflamável, este claramente não criará uma área classificada ao seu redor. O mesmo se aplica se o equipamento contiver material inflamável, mas não seja capaz de liberar esse material para a atmosfera (por exemplo, uma tubulação totalmente soldada não é considerada uma fonte de risco). Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  16. 16. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 8 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados Se for estabelecido que o equipamento possa liberar material inflamável para a atmosfera, é necessário, em primeiro lugar, determinar o grau de risco de liberação de acordo com as definições, estabelecendo a freqüência de ocorrência e a duração da liberação. Necessita ser entendido que a abertura de partes de sistemas de processo fechados (por exemplo, durante a substituição de filtros ou enchimento em processos por batelada) necessita também ser considerada como fontes de risco, quando da elaboração da classificação de áreas. Por meio deste procedimento, cada fonte de risco deve ser classificada como grau “contínuo”, “primário” ou “secundário”. Tendo sido estabelecido o grau da fonte de risco, é necessário determinar a taxa de liberação e outros fatores que podem influenciar o tipo e a extensão da zona. Se a quantidade total de material inflamável possível de ser liberado for “pequena”, por exemplo, caso de um laboratório, apesar de um risco potencial poder existir, pode não ser adequado utilizar esse procedimento de classificação de áreas. Em tais casos, as considerações devem levar em consideração as particularidades dos riscos envolvidos. A classificação de áreas de equipamentos de processo nos quais o material inflamável é queimado, como por exemplo, queimadores, fornos, caldeiras, turbinas a gás, etc., necessita ser levado em consideração as suas etapas de ciclo de purga e condições de partida e de parada. Névoas que possam ser formadas devido a vazamentos de líquidos podem ser inflamáveis mesmo se a temperatura do líquido estiver abaixo do ponto de fulgor. É importante, desta forma, assegurar que nuvens de névoas não possam ser formadas (ver Anexo D). NOTA Enquanto névoas são identificadas como uma forma de risco, os critérios de avaliação utilizados nesta Norma para gases e vapores podem não ser aplicáveis para névoas. 5.3 Tipo de zona A probabilidade de presença de uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis depende principalmente do grau da fonte de risco e da ventilação. Isto é identificado como uma zona. Zonas são classificadas como: zona 0, zona 1, zona 2 e áreas não classificadas. NOTA 1 Uma fonte de risco de grau contínuo normalmente leva a uma zona 0, uma fonte de risco de grau primário a uma zona 1 e uma fonte de risco de grau secundário a uma zona 2 (ver Anexo B). NOTA 2 Quando zonas criadas por fontes de risco adjacentes que possuem sobreposição e são de diferentes classificações, a maior classificação de risco deve prevalecer na área de sobreposição. Nos locais de interseção de zonas de mesma classificação, esta classificação comum deve ser normalmente adotada. 5.4 Extensão de zonas A extensão de zonas depende da distância estimada ou calculada sobre a qual uma atmosfera explosiva de gases inflamáveis exista antes que esta possa dispersar no ar para uma concentração abaixo do seu limite inferior de explosividade, com um fator apropriado de segurança. Para a avaliação da extensão da área do gás ou vapor até o ponto no qual a diluição atinja um valor abaixo do seu limite inferior de explosividade, é recomendado que seja feita uma consulta a um especialista. Considerações necessitam ser sempre realizadas sobre a possibilidade de que um gás que seja mais pesado do que o ar possa fluir para o interior de área abaixo do nível do solo (por exemplo, em poços ou depressões) e que um gás que seja mais leve do que o ar possa ser acumulado em um nível superior (por exemplo, no espaço sob um telhado). Nos locais onde a fonte de risco esteja situada fora da área sob consideração ou em uma área adjacente, a penetração de uma quantidade significativa de gás ou vapor inflamável para esta área pode ser evitada por meios adequados, tais como: a) barreiras físicas; Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  17. 17. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 9 b) manutenção de uma sobrepressão adequada na área em relação à área classificada adjacente, desta forma evitando o ingresso da atmosfera explosiva de gás; c) purgando a área com suficiente vazão de ar, assegurando desta forma que o ar possa circular por todas as aberturas por onde o gás ou vapor inflamável possa penetrar. A extensão da zona é principalmente afetada pelos seguintes parâmetros químicos e físicos, alguns dos quais são propriedades intrínsecas do material inflamável; outros são específicos do processo. Por simplicidade, o efeito de cada parâmetro indicado abaixo considera que os outros parâmetros permaneçam inalterados. 5.4.1 Taxas de liberação de gás ou vapor Quanto maior for a taxa de liberação do material inflamável, maior será a extensão da área classificada. A taxa de liberação depende dos seguintes parâmetros a) Geometria da fonte de risco Isto está relacionado com as características físicas da fonte de risco, por exemplo, uma superfície aberta, o vazamento de flange, etc (ver Anexo A). b) Velocidade de liberação Para uma dada fonte de risco, a taxa de liberação aumenta com a velocidade de liberação. No caso de um produto contido dentro de um equipamento de processo, a velocidade de liberação está relacionada com a pressão de processo e com a geometria da fonte de risco. O tamanho de uma nuvem de gás ou vapor inflamável é determinado pela taxa de liberação de vapor inflamável e pela taxa de dispersão. Gás ou vapor fluindo de um vazamento com alta velocidade irá desenvolver um jato em forma de cone que se mistura com o ar e se autodilui. A extensão da atmosfera explosiva de gás é quase sempre independente da velocidade do vento. Se o material for liberado a baixa velocidade ou se a sua velocidade for reduzida pela colisão com um objeto sólido, o material inflamável é carregado pelo vento e sua diluição e extensão dependerão desta velocidade do vento. c) Concentração A taxa de liberação aumenta com a concentração de gás ou vapor inflamável na mistura liberada. d) Volatilidade de um líquido inflamável A volatilidade está relacionada principalmente à pressão de vapor e à entalpia (“calor”) de vaporização. Se a pressão de vapor não for conhecida, pode ser utilizado como referência o ponto de ebulição e o ponto de fulgor. Não existe uma atmosfera explosiva de gás se o ponto de fulgor for superior à temperatura aplicável do líquido inflamável. Quanto mais baixo for o ponto de fulgor, maior pode ser a extensão da zona. Entretanto, se um material inflamável for liberado de modo a formar uma névoa, (por exemplo, por pulverização), uma atmosfera explosiva de gás pode ser formada abaixo do ponto de fulgor do material. NOTA 1 O valores do ponto de fulgor de líquidos inflamáveis não são valores físicos precisos, particularmente no caso onde misturas possam estar envolvidas. NOTA 2 Alguns líquidos (por exemplo, certos hidrocarbonetos halogenados) não possuem um valor de ponto de fulgor, embora eles sejam capazes de produzir uma atmosfera explosiva de gás. Nestes casos em que a temperatura de equilíbrio do líquido, que corresponde à concentração de saturação no seu limite inferior de explosividade, necessita ser comparada com a máxima temperatura do líquido existente. e) Temperatura do líquido A pressão de vapor aumenta com a temperatura, ocasionando o incremento da taxa de liberação devido à evaporação. NOTA A temperatura do líquido, após este ter sido liberado, pode ser aumentada, por exemplo, pela proximidade com uma superfície quente ou por temperatura ambiente elevada. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  18. 18. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 10 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 5.4.2 Limite inferior de explosividade (LIE) Para um dado volume liberado, quanto menor o LIE, maior é a extensão da zona. NOTA A experiência tem mostrado que uma liberação de amônia, com um LIE de 15 % em volume, frequentemente irá se dissipar rapidamente em um ambiente aberto, de forma que uma atmosfera explosiva de gás irá, na maioria dos casos, possuir uma extensão desprezível. 5.4.3 Ventilação Com o aumento da ventilação, a extensão da zona é normalmente reduzida. Obstáculos que possam impedir a ventilação podem aumentar a extensão da zona. Por outro lado, alguns obstáculos, por exemplo, diques, paredes ou tetos, podem limitar a extensão da zona. NOTA 1 Uma casa de compressor com um grande exaustor de teto e com os lados suficientemente abertos, para permitir a passagem do ar através de todas as partes da construção, é considerada bem ventilada e necessita ser tratada como um ambiente aberto (por exemplo, grau “médio” e disponibilidade “boa”). NOTA 2 Aumentos na movimentação de ar podem também elevar a taxa de liberação de vapor devido à elevação da evaporação sobre superfícies de líquidos expostos. 5.4.4 Densidade relativa do gás ou vapor quando liberado Se um gás ou vapor for significativamente mais leve do que o ar, este tende a subir. Se for significativamente mais pesado, este tende a se acumular no nível do solo. A extensão horizontal da zona no nível do solo aumentará com o aumento da densidade relativa e a extensão vertical na área acima da fonte de risco aumentará com a redução da densidade relativa. NOTA 1 Para aplicações práticas, um gás ou vapor que possua uma densidade relativa abaixo de 0,8 é considerado como sendo mais leve do que o ar. Se a densidade relativa for acima de 1,2, este é considerado como sendo mais pesado do que o ar. Entre estes valores, as duas possibilidades necessitam ser consideradas. NOTA 2 Com gases ou vapores mais leves que o ar, uma liberação em baixa velocidade irá se dispersar para cima rapidamente; a presença de uma cobertura, no entanto, inevitavelmente aumentará a área de dispersão sob ela. Se a liberação for a alta velocidade em jato livre, a ação do jato, apesar da entrada de ar que dilui o gás ou vapor, pode aumentar a distância sobre a qual a mistura de gás/ar permanece acima do seu LIE. Para gases que são mais leves que o ar, a liberação a alta pressão pode resfriar o gás gerando aumento de sua densidade relativa. O gás liberado pode inicialmente comportar-se como mais pesado que o ar antes de retonar a sua característica normal. NOTA 3 Com gases ou vapores mais pesados do que o ar, uma liberação em baixa velocidade tende a fluir para baixo e pode percorrer longas distâncias sobre o solo antes que ocorra uma dispersão segura pela difusão atmosférica. Desta forma, considerações especiais necessitam ser feitas sobre a topografia de qualquer local sob consideração e também das áreas ao redor, de forma a determinar onde os gases ou vapores possam acumular-se em depressões ou percorrer declives na direção de níveis inferiores. Se a liberação for a alta velocidade e em jato livre, a ação do jato com a entrada de ar pode reduzir bastante a mistura gás/ar para valores abaixo do seu LIE em uma distância muito menor do que no caso de uma liberação de baixa velocidade. NOTA 4 Cuidados devem ser tomados quando da classificação de áreas contendo gases criogênicos inflamáveis, tais como gás natural liquefeito. Vapores liberados podem ser mais pesados que o ar em baixas temperaturas e tornarem-se mais leves que o ar ao se aproximarem da temperatura ambiente. 5.4.5 Outros parâmetros a serem considerados a) Condições climáticas A taxa de dispersão de gás ou vapor na atmosfera aumenta com a velocidade do vento, mas existe uma velocidade mínima de 2 m/s a 3 m/s, requerida para iniciar uma difusão turbulenta; abaixo disto, ocorre a acumulação do gás ou vapor e a distância para uma dispersão segura é aumentada consideravelmente. Em áreas de processo obstruídas pela presença de grandes vasos e estruturas, a velocidade do movimento do ar pode ser substancialmente menor do que a velocidade do vento; apesar disto, a obstrução do movimento do ar por equipamentos tende a manter uma turbulência mesmo em baixas velocidades de vento. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  19. 19. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 11 NOTA 1 No Anexo B (Seção B.4), uma velocidade do vento de 0,5 m/s é considerada como sendo apropriada para determinar a taxa em que a ventilação em um ambiente externo dilui uma liberação inflamável. Este valor inferior de velocidade do vento é apropriado para este propósito, de forma a manter uma abordagem conservativa, mesmo sendo reconhecido que a tendência de acumulação em camadas poder comprometer o cálculo. NOTA 2 Nos casos práticos, a tendência de acumulação em camadas não é levada em consideração na classificação de áreas, porque as condições que propiciam o aumento desta tendência são raras e ocorrem somente durante curtos períodos. No entanto, se períodos prolongados de baixa velocidade do vento são esperados para o caso específico, então é necessário que a extensão da zona requeira uma distância adicional para ocorrer a dispersão. b) Topografia Alguns líquidos são menos densos do que a água e não são prontamente missíveis com esta: tais líquidos podem se espalhar na superfície da água (se esta estiver acima do nível do solo, em sistemas de drenagem da planta ou em trincheiras de tubulações) e pode então causar a ignição em um ponto afastado do derramamento original, colocando em risco uma grande área da instalação. O arranjo das instalações da planta, quando possível, necessita ser projetado para facilitar a rápida dispersão da atmosfera explosiva de gás. Uma área com ventilação restrita (por exemplo, valas ou trincheiras) que poderiam de outra forma ser uma área de zona 2, pode requerer classificação como zona 1; por outro lado, depressões de grandes dimensões utilizadas em sistemas de bombeamento ou galerias de tubulações, podem não requerer tal rigor no seu tratamento. 5.4.6 Exemplos ilustrativos O Anexo C apresenta alguns exemplos para ilustrar os princípios de classificação de áreas. Fatores que possam afetar a taxa de liberação e desta forma a extensão das zonas são ilustrados para os casos mostrados a seguir. a) Fonte de liberação: superfície de líquido exposto Na maioria dos casos, a temperatura do líquido estará abaixo do ponto de ebulição e a taxa de liberação de vapor depende principalmente dos seguintes parâmetros: temperatura do líquido; pressão de vapor do líquido na sua temperatura de superfície; dimensões da superfície de evaporação; ventilação e movimento do ar. b) Fonte de liberação: evaporação instantânea de um líquido (por exemplo, de um jato ou pulverização) Desde que um líquido liberado vaporize instantaneamente, a taxa de liberação de vapor é igual à taxa de vazão do líquido e esta depende dos seguintes parâmetros: pressão do líquido; geometria da fonte de liberação. Quando o líquido não é instantaneamente vaporizado, a situação é complexa uma vez que partículas, jatos de líquidos e poças podem criar fontes de liberação distintas. c) Fonte de liberação: vazamento de uma mistura de gás A taxa de liberação de gás é afetada pelos seguintes parâmetros:  pressão no interior do equipamento que contém o gás; Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  20. 20. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 12 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados  massa molecular;  geometria da fonte de liberação;  concentração de gás inflamável na mistura liberada. Para exemplos de fontes de liberação e de taxas de liberação, ver Anexo A. 6 Ventilação 6.1 Generalidades Gás ou vapor liberado na atmosfera pode ser diluído por dispersão ou difusão no ar até que sua concentração esteja abaixo do limite inferior de explosividade. A ventilação, isto é, o movimento de ar que leva a uma renovação da atmosfera em um volume ao redor da fonte de liberação por ar, irá promover uma dispersão. Taxas adequadas de ventilação também podem evitar a persistência de uma atmosfera explosiva de gás e, desta forma, influenciar o tipo de zona. 6.2 Principais tipos de ventilação A ventilação pode ser obtida pelo movimento de ar devido ao vento e/ou pelos gradientes de temperatura ou por meios artificiais, tais como ventiladores. Assim sendo, duas formas principais de ventilação são reconhecidas: a) ventilação natural; b) ventilação artificial, geral ou local. 6.3 Graus de ventilação O fator mais importante é que o grau ou nível de ventilação está diretamente relacionado com os tipos de fonte de liberação e suas correspondentes taxas de liberação. Isto independe do tipo de ventilação, quer seja da velocidade do vento ou do número de trocas de ar por unidade de tempo. Desta forma, as condições ótimas de ventilação em áreas classificadas podem ser alcançadas e, quanto maior a quantidade de ventilação em relação às possíveis taxas de liberação, menor é a extensão das zonas (áreas classificadas), em alguns casos, reduzindo- as a um valor desprezível (áreas não classificadas). Exemplos práticos para orientação sobre o grau de ventilação que podem ser utilizados são apresentados no Anexo B. 6.4 Disponibilidade da ventilação A disponibilidade da ventilação tem uma influência na presença ou na formação de uma atmosfera explosiva de gás e consequentemente no tipo de zona. À medida que a disponibilidade ou a confiabilidade da ventilação diminua, o tipo de zona é normalmente elevado. Orientações sobre disponibilidade são dadas no Anexo B. NOTA A combinação dos conceitos de grau de ventilação e de nível de disponibilidade resulta em um método quantitativo para a avaliação do tipo de zona (ver Anexo B). Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  21. 21. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 13 7 Documentação 7.1 Generalidades É recomendado que a classificação de área seja realizada de forma que os vários passos que conduzam à classificação de área final sejam apropriadamente documentados. Toda a informação aplicável necessita ser referenciada. Exemplos de tais informações ou de métodos utilizados poderiam ser: a) recomendações de códigos e normas aplicáveis; b) características e cálculos da dispersão de gás e vapor; c) estudos das características de ventilação em relação aos parâmetros de liberação do material inflamável, de forma que possa ser avaliada a efetividade da ventilação. As propriedades que são aplicáveis à classificação de área de todo material processado na planta necessitam ser relacionadas. Estas características podem incluir massa molecular, ponto de fulgor, ponto de ebulição, temperatura de ignição, pressão do vapor, densidade do vapor, limites de explosividade, grupo do gás e classe de temperatura (ABNT NBR IEC 60079-20). Um formato recomendado para relacionar os materiais processados é apresentado na Tabela C.1. Os resultados do estudo de classificação de área, bem como quaisquer revisões subseqüentes, devem ser registrados. Um formato recomendado é apresentado na Tabela C.2. 7.2 Desenhos, dados e tabelas Os documentos de classificação de área, os quais podem ser em papel ou meio eletrônico, necessitam incluir plantas e elevações ou modelos tridimensionais, conforme apropriado, que mostrem o tipo e a extensão das zonas, grupo do gás ou vapor, a temperatura de ignição e/ou a classe de temperatura. Onde a topografia de uma área influenciar na extensão das zonas, é necessária que seja documentada. É necessário que sejam incluídos nos documentos outras informações importantes, tais como: a) a localização e a identificação das fontes de risco. Para plantas ou áreas de processo grandes e complexas, pode ser útil itemizar ou numerar as fontes de risco, de forma a facilitar a correlação de dados entre as listas de dados de classificação de área e os respectivos desenhos; b) a posição das aberturas nas edificações (por exemplo, portas, janelas, entradas e saídas de ar para ventilação). É preferencial a utilização dos símbolos da classificação da área que são indicados na Figura C.1. Uma legenda dos símbolos deve sempre ser indicada em cada desenho. Diferentes símbolos podem ser necessários onde múltiplos grupos de equipamentos e/ou as classes da temperatura sejam requeridos dentro do mesmo tipo de zona (por exemplo, zona 2 IIC T1 e zona 2 IIA T3). Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  22. 22. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 14 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados Anexo A (informativo) Exemplos de fontes de risco e de taxas de liberação A.1 Planta de processo Os exemplos mostrados a seguir não são destinados a serem diretamente aplicados e podem necessitar ser modificados para estarem adequados a uma particular situação ou equipamento de processo. Necessita ser reconhecido que alguns equipamentos podem apresentar mais do que um grau de liberação. A.1.1 Fontes de risco que fornecem um grau contínuo de liberação a) A superfície de um líquido inflamável em um tanque de teto fixo, com um respiro (“vent”) permanente para a atmosfera. b) A superfície de um líquido inflamável que esteja aberto para a atmosfera, continuamente ou por longos períodos. A.1.2 Fontes de risco que fornecem um grau primário de liberação a) Selos de bombas, compressores ou válvulas, se a liberação de material inflamável for esperada de ocorrer durante a operação normal. b) Pontos de drenagem de água em vasos que contêm líquidos inflamáveis, que podem liberar o material inflamável para a atmosfera durante a drenagem de água durante operação normal. c) Pontos de coleta de amostra em que são previstos haver liberação de material inflamável para a atmosfera durante a operação normal. d) Válvulas de alívio, respiros (“vents”) e outras aberturas para as quais são previstas haver a liberação de material inflamável para a atmosfera durante a operação normal. A.1.3 Fontes de risco que fornecem um grau secundário de liberação a) Selos de bombas, compressores e válvulas onde a liberação de material inflamável para a atmosfera não é prevista de ocorrer em condições normais de operação. b) Flanges, conexões e acessórios de tubulação, onde a liberação do material inflamável para a atmosfera não é prevista de ocorrer em condições normais de operação. c) Pontos de coleta de amostras, onde a liberação do material inflamável para a atmosfera não é prevista de ocorrer em condições normais de operação. d) Válvulas de alívio, respiros e outras aberturas onde a liberação do material inflamável para a atmosfera não é prevista de ocorrer em condições normais de operação. A.2 Aberturas Os exemplos mostrados a seguir não são destinados para ser diretamente aplicados e podem necessitar ser modificados de modo a adequá-los a uma situação ou equipamento de processo particular. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  23. 23. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 15 A.2.1 Aberturas como possíveis fontes de risco As aberturas entre áreas necessitam ser consideradas como potenciais fontes de risco. O grau da fonte de risco depende: a) da zona da área adjacente; b) da frequência e duração dos períodos de abertura; c) da efetividade de selos ou juntas; d) da diferença das pressões entre as áreas envolvidas. A.2.2 Classificação das aberturas As aberturas são classificadas em A, B, C e D, com as seguintes características: Tipo A – Aberturas que não estejam de acordo com as características especificadas para os tipos B, C e D. EXEMPLOS a) passagens abertas para o acesso ou utilidades, por exemplo, dutos, tubulações através das paredes, tetos e pisos; b) aberturas que sejam frequentemente abertas; c) saídas fixas para ventilação em salas, edificações e aberturas similares aos tipos B, C e D que são abertas freqüentemente ou por longos períodos; Tipo B – Aberturas que estão normalmente fechadas (por exemplo, fechamento automático) e raramente abertas e que são equipadas com dispositivo de fechamento. Tipo C – Aberturas que estão normalmente fechadas e raramente abertas, conforme o tipo B, que são também equipadas com dispositivos de selagem (por exemplo, uma gaxeta) ao longo de todo o perímetro; ou duas aberturas tipo B em série, tendo dispositivos de fechamento automáticos independentes. Tipo D – Aberturas que estão normalmente fechadas, conforme o tipo C, que podem somente ser abertas por meios especiais ou em uma emergência. As aberturas do tipo D são efetivamente seladas, tais como em passagem de utilidades (por exemplo, dutos e tubulações) ou podem ser uma combinação de uma abertura do tipo C, adjacente a uma área classificada e a uma abertura tipo B em série. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  24. 24. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 16 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados Tabela A.1 — Efeito das aberturas em relação às fontes de risco Zona a montante da abertura Tipo da abertura Grau de risco das aberturas consideradas fontes de risco Zona 0 A B C D Contínuo (Contínuo)/primário Secundário Secundário Zona 1 A B C D Primário (Primário)/secundário (Secundário)/sem liberação Sem liberação Zona 2 A B C D Secundário (Secundário)/sem liberação Sem liberação Sem liberação NOTA Para graus de liberação mostrados entre parênteses, é necessário que a freqüência de operação das aberturas seja considerada no projeto. A.3 Taxa de liberação Os seguintes exemplos apresentam as taxas de liberação aproximadas de líquidos e gases inflamáveis. Refinamentos adicionais na estimativa de taxas de liberação necessitam ser efetuadas com relação às propriedades das aberturas, isto é, considerando o coeficiente de descarga (Cd d 1) e a geometria da liberação. Uma vez que os cálculos apresentados a seguir não consideram estes fatores, estes geralmente irão apresentar resultados conservativos. A viscosidade de líquidos e gases foi desprezada. A viscosidade pode reduzir significantemente a taxa de liberação se a área de passagem através da qual o material inflamável é liberado for extensa comparada com a largura da abertura. A.3.1 Taxa de liberação de líquidos A taxa de liberação de líquidos pode ser estimada por meio da seguinte aproximação: pS dt dG 'U2 onde dt dG é a taxa de liberação do líquido (massa por tempo, kg/s); S é a seção transversal da abertura, através da qual o líquido é liberado (área de superfície, m2); U é a densidade do líquido (massa por volume, kg/m3); p' é a diferença de pressão através da abertura onde ocorre o vazamento (Pa). Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  25. 25. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 17 A.3.2 Taxa de liberação de gases A taxa de liberação de gases a partir de um recipiente pode ser estimada pela expansão adiabática de um gás ideal se a densidade do gás pressurizado for muito menor que a densidade do gás liquefeito. A velocidade do gás liberado é restringida (velocidade sônica) se a pressão no interior do recipiente do gás for mais elevada do que pc (pressão crítica). )/( c pp 1 0 2 1 ¸ ¹ · ¨ © § JJ J onde 0p é a pressão no exterior do recipiente do gás; J é o índice politrópico da expansão adiabática. Para um gás ideal a equação, RcM cM p p J pode ser utilizada, onde: pc é o calor específico à pressão constante, (J kg–1 K–1); M é a massa molecular do gás (kg/kmol); R é a constante universal dos gases (8 314 J kmol–1 K–1). A.3.2.1 Taxa de liberação de gás com velocidade do gás restringida A velocidade restringida do gás (ver A.3.2) é igual à velocidade do som para o gás. Esta é a velocidade máxima de descarga teórica. A taxa de liberação do gás de um recipiente, se a velocidade do gás é restringida, pode ser estimada por meio da seguinte aproximação: )(/)( TR M pS dt dG 121 1 2 ¸¸ ¹ · ¨¨ © § JJ J J onde dt dG é a taxa de liberação do gás (massa por tempo, kg/s); p é a pressão no interior do recipiente (Pa); J é o índice politrópico da expansão adiabática; S é a seção transversal da abertura, através da qual o gás é liberado (área de superfície, m2); M é a massa molecular do gás (kg/kmol); T é a temperatura absoluta no interior do recipiente (K); R é a constante universal dos gases (8 314 J kmol–1 K–1). Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  26. 26. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 18 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados A velocidade do gás na abertura da descarga é igual à velocidade do som, a qual pode ser calculada com a utilizacao da seguinte fórmula: M TR vS J A.3.2.2 Taxa de liberação de gás com velocidade do gás não restringida A velocidade não restringida do gás é a velocidade de descarga abaixo da velocidade do som para o gás em questão. A taxa de liberação do gás a partir de um recipiente, se a velocidade do gás não é restringida, pode ser estimada por meio da seguinte aproximação:
  27. 27. JJJ J J // p p p p TR M pS dt dG 1 0 1 01 1 2 ¸¸ ¹ · ¨¨ © § » » ¼ º « « ¬ ª ¸¸ ¹ · ¨¨ © § onde dt dG é a taxa de liberação do gás (massa por tempo, kg/s) p é a pressão no interior do recipiente (Pa); 0p é a pressão no exterior do recipiente do gás (Pa); S é a seção transversal da abertura através da qual o gás é liberado (área de superfície, m2), M é a massa molecular do gás (kg/kmol); T é a temperatura abosuluta no interior do recipiente (K); J é o índice politrópico da expansão adiabática; R é a constante universal dos gases (8 314 J kmol–1 K–1). A velocidade do gás na abertura de saída pode ser calculada por meio da seguinte equação: S dtdG v 0 0 U onde 0v é a velocidade do gás na abertura de saída (m/s); J UU / p p 1 0 0 ¸¸ ¹ · ¨¨ © § é a densidade do gás expandido (kg/m3) onde U é a densidade do gás no interior do recipiente (kg/m3). A densidade do gás no interior do recipiente pode ser calculada pela seguinte equação: TR Mp U Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  28. 28. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 19 A.4 Exemplos de estimativas de taxas de liberação Estimativa No . 1 Um tanque com altura de 3 m é cheio com acetona. A válvula de alívio de segurança do tanque é ajustada para uma sobrepressão de 0,05 bar. No caso da ocorrência de uma falha, é estimado que o flange no inferior do tanque apresente um vazamento de acetona através de um furo de seção transversal de 1 mm2 . U = 790 kg/m3 é a densidade da acetona líquida S = 10–6 m2 é a seção transversal do furo 'h = 3 m é a diferença de altura entre a superfície da acetona líquida e o furo g = 9,81 m/s2 é a aceleração em queda livre 'pV = 5 u 103 Pa sobrepressão ajustada da válvula de alívio de segurança (considerada como sendo a sobrepressão máxima no topo do recipiente) Diferença de pressão máxima através do furo do vazamento: Pa10823819790105 43 uuuu''' ,,hgpp V U Taxa de liberação: kg/s107610827902102 346 uuuuu'¸ ¹ · ¨ © § ,,pS dt dG max U Estimativa No . 2: Liberação de gás restringido utilizando as fórmulas A.3.2 e A.3.2.1. Tubulação para gás hidrogênio na temperatura + 20 qC e pressão absoluta de 11 bar. No caso da ocorrência de uma falha, é estimado que um flange apresente um vazamento de hidrogênio para a atmosfera através de um furo com seção transversal de 2,5 mm2 . p = 11 u 105 Pa pressão na tubulação T = 293 K temperatura absoluta M = 2 kg/kmol massa molecular do hidrogênio S = 2,5 u 10–6 m2 seção transversal do furo Ȗ = 1,41 índice politrópico da expansão adiabática para o gás hidrogênio Pa1091 2 11,41 01 2 1 5 1411411 5 1 0 u¸ ¹ · ¨ © § u¸ ¹ · ¨ © § ,pp ),/(,)/( c JJ J A velocidade da liberação do gás é restringida, uma vez que p pc. @ kg/s101,7 11,41 2 293108,3 2 1,411011102,5 1 2 3- 1)(1,4121)/(1,41 3 56- 121 u¸ ¹ · ¨ © § u uu uuuuu ¸¸ ¹ · ¨¨ © § J J u JJ )(/)( TR M pS dt dG Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  29. 29. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 20 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados Estimativa No . 3: Liberação de gás não restringido utilizando as fórmulas A.3.2 e A.3.2.2. Vaso de gás metano na temperatura de - 20 qC. A válvula de segurança do vaso é ajustada para uma sobrepressão de 0,005 bar. Durante a ocorrência de uma falha, é estimado que o vaso apresente um vazamento através de um furo com seção transversal de 10 cm2 . p = 1,005 u 105 Pa é a pressão no vaso de gás p0 = 105 Pa é a pressão atmosférica T = 253 K é a temperatura absoluta M = 16 kg/kmol é a massa molecular do metano S = 10–3 m2 é a seção transversal do furo Ȗ = 1,32 é o índice politrópico da expansão adiabática para o gás metano Pa10841 2 11,32 01 2 1 5 1321321 5 1 0 u¸ ¹ · ¨ © § u¸ ¹ · ¨ © § J JJ ,pp ),/(,)/( c A velocidade de liberação do gás não é restringida, uma vez que p pc. 99500 , p p
  30. 30. @ kg/s1082 995099501 1321 3212 253108,3 16 101,00510 1 1 2 2 32113211321 3 53- 1 0 1 0 JJJ u uu u u uu uuu ¸¸ ¹ · ¨¨ © § » » ¼ º « « ¬ ª ¸¸ ¹ · ¨¨ © § J J , ,, , , p p p p TR M pS dt dG ,/,/, // Velocidade inicial de liberação do gás: 3 3 5 kg/m80 2531038 16100051 , , , TR Mp uu uu U
  31. 31. 33211 1 0 0 kg/m80995080 ,,, p p ,/ / u¸¸ ¹ · ¨¨ © § J UU m/s35 100,8 1082 3- 2 0 0 u u , S dtdG v U Bibliografia de referência para as equações acima indicadas: “Classification of Hazardous Locations” by A.W. Cox, F.P. Lee M.L. Ang; IChem, 1993. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  32. 32. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 21 Anexo B (informativo) Ventilação B.1 Generalidades O objetivo deste Anexo é fornecer uma orientação para a avaliação do grau de ventilação e por extensão a Seção 6, pela definição das condições de ventilação e, apresentando explicações, exemplos e cálculos. Estas orientações podem então ser utilizadas no projeto de sistemas de ventilação artificial, uma vez que estes são de extrema importância no controle da dispersão de liberações de gases e vapores inflamáveis. O método desenvolvido permite a determinação do tipo de zona através de x estimativa da vazão mínima de ar necessária para evitar a geração significante de uma atmosfera explosiva de gás; x cálculo de um volume hipotético Vz que permite a determinação do grau de ventilação;estimativa do tempo de persistência da liberação; x determinação do tipo de zona a partir do grau e da disponibilidade da ventilação e do grau da fonte de risco utilizando a Tabela B.1; x verificar se a zona e o tempo de persistência são consistentes; Não é intenção que estes cálculos sejam utilizados diretamente para a determinação das extensões das áreas classificadas. Embora este conceito seja para aplicação em situações de ambiente interno, os conceitos descritos podem ser estendidos para aplicações externas, por exemplo, pela aplicação da Tabela B.1. B.2 Ventilação natural Este é um tipo de ventilação que é obtido pelo movimento do ar causado pelo vento e/ou por gradientes de temperatura. Em ambientes externos, a ventilação natural, na maioria das vezes, é suficiente para assegurar a dispersão de uma eventual atmosfera explosiva de gás que possa surgir na área. A ventilação natural também pode ser efetiva em alguns casos de ambientes internos (por exemplo, no caso em que o prédio tenha aberturas em suas paredes e/ou no teto). NOTA Para áreas externas, a avaliação da ventilação necessita ser, normalmente, baseada em uma velocidade de vento assumida de, no mínimo, igual a 0,5 m/s, a qual estará presente praticamente de modo contínuo. Em muitos locais a velocidade do vento freqüentemente está acima de 2 m/s, entrento, em situações particulares, esta pode estar abaixo de 0,5 m/s (por exemplo, superfície imediatamente acima do solo). Exemplos de ventilação natural: x situações de ambientes externos, típicas da indústria química e de petróleo, como, por exemplo, estruturas abertas, suportes de tubulações (pipe racks), pátios de bombas e similares; x uma edificação aberta, considerando a densidade relativa dos gases e/ou vapores envolvidos, que tenha aberturas nas paredes e/ou no teto, de tal forma dimensionadas e localizadas que a ventilação no interior da edificação, para o objetivo de classificação de áreas, possa ser considerada como equivalente à situação de ambientes externos; Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  33. 33. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 22 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados x uma edificação que não seja aberta, mas que possua ventilação natural (geralmente menor do que de uma edificação aberta), provida de aberturas permanentes, construídas com o objetivo de ventilação. B.3 Ventilação artificial B.3.1 Generalidades O movimento do ar necessário para a ventilação é gerado por meios artificiais, por exemplo, através de ventiladores ou exaustores. Embora a ventilação artificial seja principalmente aplicável a ambientes internos, esta pode ser também aplicada para ambientes externos, de modo a compensar a ventilação natural restrita ou impedida, provocada pela presença de obstáculos. A ventilação artificial de uma área pode ser do tipo geral ou local e, para ambos os casos, podem ser apropriados diferentes graus de movimentação e de renovação do ar. Com a utilização de ventilação artificial é possível a obtenção de x redução do tipo e/ou extensão das zonas; x diminuição do tempo de persistência de uma atmosfera explosiva de gás; x prevenção da formação de uma atmosfera explosiva de gás. B.3.2 Considerações de projeto A ventilação artificial pode proporcionar um efetivo e confiável sistema de ventilação em ambientes internos. Um sistema de ventilação artificial que é projetado para a proteção contra explosão necessita atender aos seguintes requisitos: x sua efetividade necessita ser controlada e monitorada; x deve-se levar em consideração a classificação de áreas no interior do sistema de exaustão, imediatamente no lado externo do seu ponto de descarga e outras aberturas deste sistema de exaustão; x para ventilação de uma área classificada, o ar necessita ser normalmente captado de uma área não classificada, levando-se em consideração os efeitos de sucção nas áreas adjacentes; x antes da determinação das dimensões e do projeto do sistema de ventilação, definida a taxa de liberação e o grau da fonte de risco. Adicionalmente, os seguintes fatores influenciarão na qualidade de um sistema de ventilação artificial: x os gases e vapores inflamáveis geralmente possuem densidades diferentes da densidade do ar, desta forma estes tendem a se acumular próximo ao teto ou piso em uma área fechada, onde o movimento do ar é geralmente reduzido; x mudanças na densidade do gás com a temperatura; x barreiras e obstáculos podem causar a redução ou até mesmo impedir movimento do ar, isto é, podem causar a não ventilação em certas partes da área; x turbulência e padrões de circulação de ar. B.3.3 Exemplos de ventilação artificial B.3.3.1 Ventilação artificial geral x Uma edificação dotada de ventiladores nas paredes e/ou no teto, com o objetivo de melhorar a ventilação geral na edificação; Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  34. 34. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 23 x Uma situação de ambiente aberto, provido com ventiladores adequadamente localizados, com o objetivo de melhorar a ventilação geral da área. B.3.3.2 Exemplos de ventilação artificial localizada x Um sistema de exaustão de ar/vapor aplicado a um equipamento de processo que continuamente ou periodicamente libera vapor inflamável; x Um sistema de ventilação ou exaustão forçada aplicado a uma área específica, pequena e com ventilação local, onde é previsto que uma atmosfera explosiva de gás possa ocorrer em caso de ausência deste sistema de ventilação. B.4 Graus de ventilação A efetividade da ventilação em controlar a dispersão e a persistência da atmosfera explosiva de gás depende do grau e da disponibilidade da ventilação e do projeto do sistema. Por exemplo, a ventilação pode não ser suficiente para evitar a formação de uma atmosfera explosiva de gás, mas pode ser suficiente para evitar a sua persistência. NOTA Se outras formas de ventilação, tais como com ventiladores de sistemas de resfriamento, forem levados em consideração, então cuidados necessitam ser tomados referentes à disponibilidade destes sistemas. São reconhecidos os três graus de ventilação indicados a seguir. B.4.1 Ventilação alta (VA) Pode reduzir a concentração no local da fonte de risco virtualmente instantaneamente, resultando em uma concentração abaixo do limite inferior de explosividade. Resulta em uma extensão de zona desprezível. Entretanto, onde a disponibilidade de ventilação não é boa, outro tipo de zona pode ocorrer ao redor da extensão de zona desprezível (ver Tabela B.1). B.4.2 Ventilação média (VM) Pode controlar a concentração, resultando em uma situação estável de extensão da zona, enquanto estiver ocorrendo a liberação e onde a atmosfera explosiva de gás não persiste desnecessariamente após ter cessado o vazamento. A extensão e o tipo da zona são limitados pelos parâmetros do projeto. B.4.3 Ventilação baixa (VB) Não pode controlar a concentração enquanto ocorre o vazamento e/ou não pode evitar a permanência indevida de uma atmosfera explosiva de gás, após ter cessado o vazamento. B.5 Avaliação de grau de ventilação e sua influência na classificação de áreas B.5.1 Generalidades A extensão de uma nuvem de gás ou vapor inflamável e o tempo pelo qual esta persiste após ter cessado o vazamento podem ser controlados por meio da ventilação. Um método para avaliação do grau de ventilação requerido para controlar a extensão e o tempo de persistência de uma atmosfera explosiva de gás é descrito a seguir. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  35. 35. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 24 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados É conveniente observar que este método está sujeito às limitações descritas e desta forma apresenta resultados somente aproximados. É necessário que a utilização de fatores de segurança assegure que os resultados obtidos estão a favor da segurança. A aplicação deste método é ilustrada a seguir por exemplos hipotéticos (ver Seção B.7). A avaliação do grau de ventilação requer primeiramente o conhecimento da taxa máxima de liberação do gás ou vapor no local da fonte de risco, seja pela experiência, por meio de cálculos adequados, hipóteses confiáveis ou disponibilidade de dados de fabricantes. NOTA O modo pela qual a taxa máxima de liberação foi determinada necessita ser registrado na documentação. B.5.2 Estimativa do volume hipotético Vz Os cálculos apresentados neste Anexo fornecem exemplos simplificados. Estes cálculos não são destinados a serem considerados como o único método de avaliação. Outras formas de avaliação, tal como, por exemplo, o modelamento computacional, pode também ser adequado em algumas situações. B.5.2.1 Generalidades O volume hipotético Vz representa o volume no qual a concentração média do gás ou vapor inflamável é tipicamente 0,25 ou 0,5 vez o LIE, dependendo do valor do fator de segurança k. Isto significa que nas extremidades do volume hipotético estimado, a concentração do gás ou vapor estariá significativamente abaixo do LIE, ou seja, o volume no qual a concentração está acima do LIE seria menor do que Vz. Os cálculos de Vz são destinados somente para auxiliar na avaliação do grau de ventilação. O volume hipotético de risco não é diretamente relacionado com a extensão da área classificada. B.5.2.2 Relação entre o volume hipotético Vz e as dimensões das áreas classificadas O volume hipotético Vz fornece uma orientação para a extensão do volume de gás inflamável a partir de uma fonte de risco, mas esta extensão não irá normalmente equacionar as dimensões das áreas classificadas. Em primeiro lugar, a forma do volume hipotético não é definida e é influenciada pelas condições de ventilação (ver B.4.3 e B.5). O grau e disponibilidade da ventilação e possíveis variações destes parâmetros influenciam a forma do volume hipotético. Em segundo lugar, a posição do volume hipotético com relação à fonte de risco necessita ser estabelecida. Isto depende principalmente da direção da ventilação, considerando o volume hipotético influenciado pela direção do vento. Em terceiro lugar, em algumas situações deve ser considerada a possibilidade de variação das direções da ventilação e a flutuabilidade (ou densidade relativa) do gás ou vapor. Dessa forma, as dimensões de uma área classificada, a partir de uma determinada fonte de risco, são geralmente algumas ou até mesmo muitas vezes maiores do que o volume hipotético Vz. Para determinar o volume hipotético (ver as equações B.4 e B.5), é necessário, primeiramente, estabelecer a taxa de vazão mínima da ventilação teórica de ar para diluir uma determinada quantidade de material inflamável, para uma concentração requerida abaixo do limite inferior de explosividade. Isto pode ser calculado através da equação: 293 T LELk m max min u u )dtdG( )dtdV( onde (dV/dt) min é a taxa mínima de vazão volumétrica de ar (volume por tempo, m3/s); (dG/dt) max é a taxa máxima de liberação na fonte de risco (massa por tempo, kg/s); LIE m é o limite inferior de explosividade (massa por volume, kg/m3); Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  36. 36. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 25 k é o fator de segurança aplicado ao LIE m; tipicamente: k = 0,25 (para fontes de risco de graus contínuo e primário) k = 0,5 (para fontes de risco de grau secundário); T é a temperatura ambiente (em Kelvin, K). NOTA 1 Para converter LIEv (vol %) em LIEm (kg/m 3 ), a seguinte equação pode ser utilizada para condições atmosféricas normais, de acordo com os dados apresentados no Escopo desta Norma: LIEm = 0,416 u 10–3 u M u LIEv Onde M é a massa molecular (kg/mol). A relação entre o valor calculado (dV/dt)min e a taxa real de ventilação dentro do volume considerado (Vo) nas proximidades da fonte de risco pode ser expressa como um volume (Vk). NOTA 2 O fator de segurança = 1,0 necessita ser aplicado somente aos valores obtidos por experiência anterior, dados do fabricante disponíveis para os equipamentos específicos através dos quais o material inflamável necessite ou possa ser liberado para a atmosfera ou a cálculos adequados baseados em dados de entrada confiáveis. Para quaisquer outros valores obtidos por métodos baseados em estimativas, é necessário que um fator de segurança com um valor menor seja aplicado. NOTA 3 Onde existiram múltiplas fontes de risco dentro do volume que é servido pela ventilação sob consideração (Vo), é necessário determinar o valor de (dV/dt)min para cada fonte de risco e o grau de liberação. As taxas de vazão assim determinadas necessitam ser somadas de acordo com a Tabela B.2: C dtdV Vk min)( (B.2) onde C é o número de renovações de ar por unidade de tempo (s-1) e é proveniente de 0 0 V dtdV C (B.3) onde dV0/dt é a taxa total de vazão de ar através do volume sob consideração, e V0 é o volume total (no interior da planta definida) servido pela ventilação nas redondezas da liberação que estiver sendo considerada. NOTA 4 Para situações de ambientes internos, Vo é geralmente o volume da sala ou da edificação que está sendo considerada, a menos que exista ventilação específica e localizada para a fonte de risco que estiver sendo considerada. A equação (B.2) é vállida para uma mistura homogênea e instantânea no local da fonte de risco apresentando condições ideais de vazão de ar. Na prática, esta situação ideal geralmente não é encontrada, por exemplo, devido a possíveis obstruções da vazão do ar, resultando em partes da área pouco ventiladas. Desta forma, a troca efetiva de ar no local da fonte de risco é menor do que a dada por C na equação (B.3), levando a um aumento do volume (Vz). Através da introdução de um fator de correção (qualidade) adicional f na equação (B.2), obtém-se C dtdVf Vf kz min)( V u u (B.4) onde f é a eficiência da ventilação em termos de sua efetividade de diluir a atmosfera explosiva de gás, com f variando de f = 1 (situação ideal) até tipicamente f = 5 (vazão de ar impedida). Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  37. 37. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 26 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados B.5.2.3 Ambientes abertos Em situações de ambientes abertos, mesmo baixas velocidades de vento podem levar a um elevado número de renovações de ar. Em ambientes abertos uma avaliação necessita ser realizada sobre o arranjo e características da planta. A estimativa de Vz necessita preferencialmente ser realizada baseada nos resultados da utilização de uma ferramenta de modelamento apropriada, tal como, por exemplo, a partir de análises por CFD (Computational Fluid Dynamics). Quando isto não for razoavelmente viável, uma avaliação alternativa como descrita a seguir pode ser utilizada. Entretanto, em função das limitações nos cálculos e de outros fatores (por exemplo, a dispersão é normalmente mais rápida em situações de ambientes abertos), estas equações geralmente resultam em um volume demasiadamente elevado. De forma a evitar a composição desta situação, cuidados devem ser aplicados para a seleção realística de um valor para f. Por exemplo, considerar um cubo hipotético com dimensões de 15 m de lado em um ambiente aberto. Neste caso a velocidade do vento de aproximadamente 0,5 m/s irá proporcionar uma taxa de troca de ar maior que 100/h (0,03/s) no interior do volume Vo de 3 400 m3 . Em uma aproximação conservativa, considerando C = 0,03/s para uma situação de ambiente aberto, um volume hipotético Vz de atmosfera explosiva de gás pode ser obtido pela utilização da equação (B.5): 03,0 )( mindtdVf Vz u (B.5) onde f é um fator para permitir a vazão de ar impedido (ver equação B.4); (dV/dt) min é a taxa mínima da vazão volumétrica de ar conforme previamente definido (m3/s); 0,03 é o número de trocas de ar por segundo. B.5.2.4 Situações de restrição em ambientes abertos Se o volume ventilado for pequeno (por exemplo, um processo de um separador de água e óleo) como, por exemplo, 5 m x 3 m x 1 m (Vo = 15 m3 ) e a velocidade do vento for de 0,05 m/s, então C é 35/h (0,01/s). B.5.2.5 Estimativa do tempo de persistência t O tempo t requerido para uma concentração média cair de um valor inicial Xo até LIE vezes k, depois que a liberação tenha cessado, pode ser estimado através de: 0 In X kLIE C f t u (B.6) onde Xo é a concentração inicial de uma substância inflamável medida na mesma unidade que o LIE, ou seja, em % em volume ou kg/m3 . Em algum local da atmosfera explosiva de gás, a concentração do material inflamável pode ser de 100 % em volume (em geral somente nas vizinhanças muito próximas da fonte de risco). Entretanto, quando do cálculo de t, o valor adequado para X0, a ser levado em consideração depende do caso particular, considerando entre outros aspectos, o volume afetado, a freqüência e a duração da liberação; Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  38. 38. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados 27 C é o número de trocas de ar por unidade de tempo; t é expresso na mesma unidade de tempo que C, ou seja, se C for o número de trocas de ar por segundo, então o tempo t é dado em segundos; f é um fator para permitir a vazão de ar impedido e tem o mesmo valor numérico quando utilizado na determinação de Vz (ver equação B.4) ln é o logaritmo natual, e k é o fator de segurança relacionado com o LIE e tem o mesmo valor numérico quando utilizado na determinação de (dV/dt)min (ver equação B.1). O valor numérico de t obtido pela equação B.6, por si mesmo, não constitui um meio quantitativo para a decisão sobre o tipo de zona. Este valor oferece uma informação adicional que deve ser comparada com a escala de tempo do processo e situação em particular. B.5.3 Estimativa do grau de ventilação B.5.3.1 Generalidades Estimativas iniciais sugeririam que uma fonte de risco de grau contínuo normalmente leva à ocorrência de uma zona 0, assim como uma fonte de risco de grau primário à uma zona 1 e uma fonte de risco de grau secundário à uma zona 2; porém isto não é sempre o caso, em função do efeito da ventilação. Em alguns casos, o grau e o nível de disponibilidade da ventilação podem ser tão altos que, na prática, não existe área classificada. Por outro lado, o grau de ventilação pode ser tão baixo que a zona resultante possua um tipo de zona de maior risco (ou seja, uma zona 1 ser produzida por uma fonte de risco de grau secundário). Isto ocorre, por exemplo, quando o nível de ventilação é tal que uma atmosfera explosiva de gás persiste e é somente dispersada vagarosamente após ter cessado o vazamento da fonte de risco. Desta forma, a atmosfera explosiva de gás persiste por um período de tempo maior do que o que seria esperado para aquele grau da fonte de risco. O volume Vz pode ser utilizado para oferecer um meio para a determinação do grau de ventilação como alto, médio ou baixo para cada grau de liberação da fonte de risco. B.5.3.2 Ventilação alta (VA) A ventilação pode ser considerada alta (VA) somente quando uma avaliação do risco mostrar que é desprezível a extensão do prejuízo potencial devido ao aumento súbito da temperatura e/ou pressão, como resultado da ignição de uma atmosfera explosiva de gás de volume igual a Vz. A avaliação de risco deve também levar em consideração os efeitos secundários (por exemplo, liberações adicionais de materiais inflamáveis). As condições acima são aplicadas normalmente quando Vz é menor do que 0,1 m3 ou menor que 1 % de V0, o que for menor. Nesta situação, o volume da área classificada pode ser considerado como sendo igual a Vz. NOTA Informações sobre pequenos volumes para Vz podem ser encontrado no relatório RR630/2008 do HSL - Health Safety Laboratory (UK). Na prática, a ventilação alta pode geralmente ser aplicada somente a um local onde um sistema artificial de ventilação circunda uma fonte de risco para pequenas áreas fechadas ou no caso de taxas de liberação muito pequenas. Em primeiro lugar, a maioria das áreas fechadas contém múltiplas fontes de risco. Não é uma boa prática ter múltiplas e pequenas áreas classificadas dentro de uma área caracterizada como não classificada. Em segundo lugar, com as taxas de liberações típicas consideradas para classificação de áreas, a ventilação natural é freqüentemente insuficiente, mesmo em ambientes abertos. Adicionalmente, é normalmente inviável a ventilação artificial de grandes áreas fechadas nas taxas requeridas. Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS
  39. 39. ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009 28 © IEC 2008 - © ABNT 2009 - Todos os direitos reservados NOTA Quando o cálculo de Vz for baseado na ventilação artificial, algumas considerações podem ser feitas na maneira na qual a ventilação artificial é idealizada uma vez que isto é sempre o caso quando o fluxo do ar utilizado na ventilação é extraído da fonte de risco e a diluição ocorre na direção que está distante das fontes potenciais de ignição. Por exemplo, no caso de sistemas de extração local, ou onde a ventilação de diluição é fornecida a um ambiente relativamente pequeno, tal como uma casa de analisadores ou uma edificação de uma planta-piloto. B.5.3.3 Ventilação baixa (VB) A ventilação necessita ser considerada como baixa (VB) se Vz exceder Vo. Ventilação baixa não ocorre, geralmente, em situações de ambientes abertos, exceto quando existirem restrições para o fluxo de ar, como, por exemplo, em depressões. B.5.3.4 Ventilação média (VM) Se a ventilação não for alta (VA) nem baixa (VB), então esta deve ser considerada como média (VM). Normalmente Vz é menor ou igual a Vo. A ventilação considerada como média necessita ser capaz de controlar a dispersão da liberação do vapor ou gás inflamável. O tempo necessário para dispersar uma atmosfera explosiva de gás, depois que a liberação tenha cessado, necessita ser tal que a condição, tanto para zona 1 como zona 2, seja atendida, dependendo se o grau da fonte de risco é primário ou secundário. O tempo de dispersão aceitável depende da freqüência esperada da liberação e da duração de cada liberação. Quando o volume Vz for significativamente menor do que o volume de um espaço fechado, pode ser aceitável classificar somente uma parte do espaço como área classificada. Em alguns casos, dependendo do tamanho do espaço fechado, o volume Vz pode ser similar ao volume deste espaço fechado. Neste caso, todo o volume do espaço fechado necessita ser considerado como área classificada. Em ambientes abertos, exceto onde Vz for muito pequeno ou onde existirem restrições significativas ao fluxo de ar, a ventilação necessita ser considerada como média (VM). B.6 Disponibilidade da ventilação A disponibilidade da ventilação tem influência sobre a presença ou formação de uma atmosfera explosiva de gás. Desta forma, a disponibilidade (bem como o grau) da ventilação necessita ser levada em consideração quando da determinação do tipo da zona. Três níveis de disponibilidade de ventilação necessitam ser considerados (ver exemplos no Anexo C): x boa: ventilação está presente praticamente de modo contínuo; x satisfátoria: espera-se que ventilação esteja presente sob condições normais de operação. Descontinuidades são admitidas desde que estas ocorram esporadicamente e por curtos períodos; x pobre: ventilação que não atende ao padrão de ventilação satisfatória ou boa, mas não espera-se que descontinuidades ocorram por longos períodos. Uma ventilação que nem sequer atenda ao requisito de disponibilidade pobre não deve ser considerada contribuinte de ventilação da área. x Ventilação natural Para ambientes abertos, a avaliação da ventilação deve normalmente ser baseada na velocidade mínima assumida do vento de 0,5 m/s, o qual estará presente praticamente de modo contínuo. Neste caso, a disponibilidade da ventilação pode ser considerada boa. x Ventilação artificial Na avaliação da disponibilidade da ventilação artificial, a confiabilidade dos equipamentos e a disponibilidade destes, por exemplo, sopradores reservas (em “stand-by”), necessitam ser consideradas. Uma disponibilidade boa Exemplarparausoexclusivo-PETROLEOBRASILEIRO-33.000.167/0036-31 Impresso por: PETROBRAS

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