Junho 02, 2020

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Sistemas fotovoltaicos em ambientes classificados

Introdução

Os sistemas fotovoltaicos possuem instalações elétricas com características muito particulares, pois operam com correntes contínua e alternada, bem como possuem equipamentos de eletrônica de potência sensíveis, como os inversores de frequência.

A instalação de um sistema fotovoltaico, por si, já necessita de cuidados em segurança e atendimento normativo, como a NR-10 (Segurança em instalações e serviços em eletricidade) e ABNT NBR 5410 (Instalações elétricas de baixa tensão). Quando a instalação ocorrer em ambientes classificados, os cuidados no projeto e na execução da instalação devem ser redobrados.

Atmosferas propícias à explosão podem ser encontradas nos mais diversos segmentos da indústria como os setores petroquímico e alimentício, as usinas de açúcar e etanol e os setores farmacêutico, têxtil e de papel e celulose, entre tantos outros.

Classificação de ambientes e atmosferas explosivas

Área Classificada é a classificação da planta identificada em diferentes zonas. Essas zonas indicam a quantidade de mistura explosiva existente no local e são classificadas como Zona 0, Zona 1 e Zona 2.

ZONA 0 ou 20 - local onde a ocorrência de mistura (gases/vapores ou poeira) inflamável ou explosiva existe por longos períodos, sendo gerada normalmente por fonte de risco de grau contínuo. Exemplo: a parte interna de um tanque de armazenamento de inflamáveis, do tipo atmosférico.

ZONA 1 ou 21 - local onde a ocorrência de mistura (gases/vapores ou poeira) inflamável ou explosiva é provável de acontecer em condições normais de operação do equipamento de processo, sendo gerada normalmente por fonte de risco de grau primário. Exemplo: respiro desse mesmo tanque, por ter saída de vapores do produto toda vez que o nível do mesmo aumentar.

ZONA 2 ou 22 - local onde a ocorrência de mistura (gases/vapores ou poeira) inflamável ou explosiva é pouco provável de acontecer e se acontecer é por curtos períodos, sendo gerada normalmente por fonte de risco de grau secundário. Exemplo: flanges com envelhecimento da junta ou desaperto de parafusos podem vazar ou também por perda do controle de nível.

É importante destacar que as empresas são responsáveis pela classificação da área, ou seja, as mesmas podem classificá-las ou recorrer a empresas especializadas.

 

Figura 1: Classificação de áreas em uma indústria.

A classificação de áreas explosivas deve utilizar não apenas a planta baixa, mas também a elevação, já que não se trata somente da área de risco, mas de “volumes de risco”. Ainda, segundo a norma, devem ser identificadas neste documento todas as fontes geradoras de risco, os produtos que geram o risco e suas condições de processo.

Atmosfera explosiva ocorre quando existe em contato com o oxigênio uma proporção de gás, vapor, poeira ou fibras, onde uma faísca proveniente de um circuito elétrico ou o aquecimento de um equipamento pode ser fonte de ignição e provocar uma explosão. Os equipamentos elétricos a serem instalados nestes locais devem eliminar ou isolar a fonte de ignição, evitando a ocorrência simultânea dos três componentes que formam o triângulo do fogo: combustível, oxigênio e fonte de ignição.

 

Figura 2: Triângulo do fogo.

Projetos e instalações elétricas em áreas classificadas

No âmbito industrial, nos segmentos que processam substâncias inflamáveis e dessa forma sujeitas ao surgimento de atmosferas explosivas, a ocorrência de eventual centelhamento na instalação elétrica pode levar a explosões com graves consequências à comunidade (RANGEL JUNIOR, 2011).

  

Figura 3: Incêndio atinge tanques de combustível em Santos, no litoral de São Paulo, em 2015.

A NR-10 menciona alguns pontos que valem ser destacados, como:

  • Todo equipamento que for utilizado em áreas classificadas deve possuir certificação.
  • Os trabalhadores devem receber treinamento específico, de acordo com o risco envolvido.
  • Nas instalações elétricas de áreas classificadas ou sujeitas a risco acentuado de incêndio ou explosões, devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.
  • Os serviços em instalações elétricas nas áreas classificadas somente poderão ser realizados mediante permissão para o trabalho com liberação formalizada ou supressão do agente de risco que determina a classificação da área.

Outra norma relevante e que aborda em detalhes todos os tipos de classificações, bem como procedimentos de instalação e certificação de equipamentos é a ABNT NBR IEC 60079 (atmosferas explosivas).

 

Figura 4: Invólucro metálico do tipo à prova de explosão.

Na área fotovoltaica, a Pharos Marine, a JCE energy, a RCP (Rig control products) e a Tideland Signal, fabricam módulos solares, inversores e bancos de baterias com certificação Ex. A maioria desses sistemas foi desenvolvido para aplicações muito remotas, como plataformas de petróleo em alto mar.

 

Figura 5: Plataforma de petróleo com painéis solares no Golfo do México.

 

Figura 6: Arranjo fotovoltaico Ex para Zonas 1 e 2 da Pharos Marine. Fonte: Pharos Marine

É importante destacar que equipamentos com as classificações Ex, que possuem invólucros muito resistentes e certificações, possuem custo dezenas de vezes superiores comparados aos equipamentos convencionais para atmosferas comuns. Desta forma, o projetista necessita verificar alternativas como a geração remota ou outras fontes de energia que mais se adequem ao projeto, para garantir a viabilidade econômica do projeto fotovoltaico.

Atualmente no Brasil existem alguns registros de instalações de sistemas fotovoltaicos em postos de combustíveis, o que pavimenta o caminho para um novo nicho de clientes. É importante destacar que durante todo o planejamento, a execução e a manutenção da obra, um profissional habilitado, como um técnico de segurança ou engenheiro de segurança, deve ser consultado para efetuar todas as análises necessárias, inclusive a classificação de áreas.


 Figura 7: Sistema fotovoltaico em posto de combustível.

 

 Figura 8: Sistema fotovoltaico em posto de combustível.

Execução da instalação

Preferencialmente os serviços a quente (com utilização de ferramentas como furadeira, policorte, solda, etc) devem ser realizados em horários de não operação ou parada programada da planta, de forma a minimizar as chances de geração de atmosfera explosiva. Os seguintes passos podem ser seguidos:

  • Elaborar junto à equipe envolvida na operação uma APR (Análise Preliminar de Risco).
  • Solicitar a emissão da PT (Permissão para Trabalho). 
  • Promover junto ao responsável de SMS a divulgação da APR e da PT através de diálogos de segurança com os colaboradores. 
  • Verificar o estado de conservação e a funcionalidade dos equipamentos e EPIs (Equipamentos de Proteção Individual) a serem utilizados no serviço.
  • Promover o isolamento e a sinalização da área, certificando-se que somente pessoas envolvidas na atividade tenham acesso ao local.
  • Promover a instalação de extintores de incêndio (PQS e CO²) em posição estratégica, facilitando o uso em caso de emergência. 
  • Fazer a verificação e o monitoramento de explosividade do local antes da liberação do serviço e durante todo o tempo de duração da atividade, com uso de explosímetro.
  • Quando necessário, realizar purga, inertização, bloqueio duplo e etiquetagem de válvulas e dispositivos de segurança. 
  • A atividade deverá ser acompanhada em tempo integral por técnico de segurança e o responsável pela PT. A operação de máquinas e equipamentos como solda, que exponham as pessoas a riscos, só pode ser feita por trabalhador qualificado.

 

Figura 9: Equipamento explosímetro multigás.

Erros mais comuns encontrados

Uso incorreto de conduletes

Figura 10: Condulete Ex “d” (caixa de passagem) e Eletroduto flexível Ex “d”.

De acordo com a Norma ABNT NBR IEC 60079-14, uma unidade seladora Ex “d” (Figura 10) deve ser instalada o mais próximo possível do invólucro Ex “d”, de forma a evitar a “soma” indevida de volumes de equipamentos Ex “d” diferentes.

Desta forma, não podem ser instalados “conduletes” Ex “d” (incluindo acessórios de eletrodutos ou caixas de passagem de cabos Ex “d”) bem como eletrodutos entre o invólucro Ex “d” e a unidade seladora Ex “d”.

Conduletes podem ser instalados “após” a unidade seladora. Neste caso, o condulete não necessita ser Ex “d”, podendo possuir características técnicas tais como grau de proteção IP55W e dimensões internas adequadas ao raio de curvatura dos cabos elétricos.

  

Figura 11: 

 

Figura 12:

Uso de fita veda rosca (teflon) e silicone

 

Figura 13: Exemplos de fita veda rosca e silicone (proibidos nas áreas classificadas).

A utilização indevida de fita veda rosca (teflon) e silicone em juntas roscadas de invólucros metálicos à prova de explosão altera as características de propagação das juntas metal-metal.

A utilização de fitas de teflon e silicone não é citada ou recomendada nas normas aplicáveis à montagem de equipamentos “Ex”: ABNT NBR IEC 60079-14, ABNT NBR IEC 61892-7.

A utilização deste tipo indevido de produto também não é indicada nos respectivos manuais de instalação ou nos certificados de conformidade “Ex” dos fabricantes.

A solução para evitar o ingresso de água no interior de invólucros metálicos Ex “d” com entradas roscadas deve ser o uso de de vaselina ou de graxa à base de silicone.

 Figura 14: A fita isolante não deve ser utilizada em áreas classificadas.

Uso de fita isolante

Não deve ser utilizada fita isolante em áreas classificadas, uma vez que não são permitidas a execução de “emendas” de condutores ou de cabos em áreas classificadas (ver ABNT NBR IEC 60079-14/2016 - Seção 6.6.2 – Terminações de condutores)

A solução para a conexão de condutores em áreas classificadas é a utilização de uma caixa de terminas com tipo de proteção “Ex” e EPL adequados para o local da instalação (Zonas e Grupos).

Devem ser utilizadas, por exemplo, caixas de terminais com tipos de proteção Ex “e” ou  Ex “t”, com invólucros plásticos, que dispensam unidades seladoras ou prensa-cabos Ex “d”, facilitando as atividades de montagem, inspeção, manutenção, reparos e recuperação “Ex”. 

Considerações finais

Equipamentos elétricos em áreas classificadas consistem numa fonte de ignição, seja pela faísca da abertura e do fechamento dos contatos, seja pela temperatura elevada ou por falhas em seu mecanismo. 

A ação básica é impedir que as possíveis fontes de ignição entrem em contato com a atmosfera explosiva, utilizando para isso equipamentos elétricos e eletrônicos especiais e infraestruturas à prova de explosão. Como estes produtos são em sua grande maioria onerosos, a instalação deve ser muito bem dimensionada, para não ocorrerem excessos e gastos desnecessários.  

É importante lembrar que manter o sistema em ordem e cumprindo os procedimentos de segurança da concessionária de energia é responsabilidade do proprietário do sistema de geração de energia solar fotovoltaica.

É importante também verificar o encaminhamento dos cabos de saída dos painéis a fim de evitar áreas classificadas (locais com presença ou possibilidade de presença de mistura inflamável).

Visando cumprir os requisitos para uso de equipamentos elétricos em áreas classificadas, algumas tecnologias de sistemas fotovoltaicos como microinversores e otimizadores CC/CC são recomendadas nesses ambientes especiais, pois minimizam ou eliminam completamente os riscos de faiscamento e ignição.

Aviso legal

O autor se isenta de qualquer responsabilidade sobre as informações aqui apresentadas. A função do artigo é somente trazer luz aos principais pontos de segurança em instalações elétricas em áreas classificadas. Toda instalação elétrica deve ser projetada e realizada por profissional devidamente habilitado, qualificado, autorizado e capacitado.

O autor empregou neste artigo figuras que podem estar protegidas por direitos autorais. Caso você seja o autor de alguma das figuras apresentadas, por gentileza notifique o Canal Solar: Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.

Bibliografia

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR IEC 60079 – Atmosferas Explosivas, Rio de Janeiro, 2016.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR IEC 61892-7 Unidades marítimas fixas e móveis - Instalações elétricas Parte 7: Áreas classificadas. Rio de Janeiro, 2017.

BULGARELLI, ROBERVAL. Cinco coisas que não podem ser utilizadas em áreas classificadas, 2018.

CAMPOS, Iberê M. Dimensionamento cuidadoso e execução correta garantem instalação elétrica de qualidade. Instituto Brasileiro de Desenvolvimento de Arquitetura (IBDA), 2012.

CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 15.ed. Rio de Janeiro: LCT, 2007.

RANGEL JUNIOR, Estellito. A eletricidade como fator gerador de incêndios. 2011. Disponível em: < http://programacasasegura.org/br/wp-content/uploads/2011/07/A03.pdf> Acesso em: 06/05/2019.

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<http://www.mnconsultoria.com.br/instalacoes-eletricas-areas-classificadas> Acesso em: 06/05/2019.

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<https://segurancaocupacionales.com.br> Acesso em: 06/05/2019.

<https://www.toledobrasil.com.br/blog/artigos/detalhe/aprenda-a-definir-uma-atmosfera-explosiva-e-uma-area-classificada> Acesso em: 06/05/2019.

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<https://www.jceenergy.com/product-range/hazardous-explosion-proof-areas/solar-power-systems>  Acesso em: 07/05/2019.

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<http://www.tidelandsignal.com/File%20Library/Documents/Spec%20Sheets/EX-Solar-Module.pdf>    Acesso em: 07/05/2019.

<http://g1.globo.com/sp/santos-regiao/noticia/2015/04/incendio-atinge-industria-no-bairro-alemoa-em-santos-litoral-de-sp.html>   Acesso em: 07/05/2019.

Sobre o autor

Vinicius Mariano Batista Barbosa. Graduado em Engenharia de Controle e Automação (UNIP – Universidade Paulista). Possui MBA em Engineering Leadership for Emerging Leaders (MIT – Massachusetts Institute of Technology) e MBA Executivo em Gestão Empresarial (FGV – Fundação Getúlio Vargas). É técnico em Eletroeletrônica (Colégio Técnico Industrial da UNESP – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”). Realizou cursos de Extensão em Sistemas Fotovoltaicos na UNICAMP - Universidade Estadual de Campinas. Possui dez anos de experiência no setor de distribuição de combustíveis. É intraempreendedor focado em inovação e otimização de processos de logística e gestão. Está atualmente iniciando empreendimentos na área de energia solar fotovoltaica. 


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Última modificação em Segunda, 10 Junho 2019 02:38
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