20 Instalações Elétricas em Atmosferas Explosivas (Ex) e Áreas Classificadas

Bem-vindo ao Mapeamento de Conteúdo (MOC) da Área 20: Instalações Elétricas em Atmosferas Explosivas (Ex) e Áreas Classificadas. Esta área do Atlas de Componentes Elétricos e Eletrônicos estabelece os fundamentos físico-químicos, critérios normativos, cálculos mecânicos e termodinâmicos, e práticas de engenharia de montagem para garantir a operação de sistemas elétricos onde há risco de formação de misturas inflamáveis de gases, vapores ou poeiras combustíveis.

       PANORAMA DE PROTEÇÃO EM ÁREAS CLASSIFICADAS (SÉRIE IEC 60079)
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 |                    TRIÂNGULO DO FOGO INDUSTRIAL                   |
 |              Combustível (Gás/Poeira) + Comburente (Ar/O₂)        |
 |                       + FONTE DE IGNIÇÃO                          |
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            v                                               v
  MÉTODOS DE CONFINAMENTO                         MÉTODOS DE PREVENÇÃO
  [ Aditem queima interna ]                      [ Eliminam a centelha ou o gás ]
  - Ex d: Invólucros Antichama                   - Ex i: Limitação de Energia
  - Ex d Barrier: Prensa-Cabos                   - Ex e: Segurança Aumentada
                                                 - Ex p: Pressurização e Purga

1. Classificação de Zonas e Níveis de Proteção de Equipamento (EPL)

A regulamentação internacional dividida pela ABNT NBR IEC 60079-10-1 (gases e vapores) e 60079-10-2 (poeiras combustíveis) categoriza as áreas conforme a frequência e a duração da presença da atmosfera inflamável:

Classificação por Zona (Gases)Frequência de Ocorrência da Atmosfera ExplosivaNível de Proteção de Equipamento (EPL) RequeridoMétodos de Proteção Aplicáveis
Zona 0Permanente, por longos períodos ou frequente ()EPL Ga (Segurança muito alta)Ex ia exclusivamente (ou sistemas combinados especiais)
Zona 1Provável de ocorrer em operação normal ()EPL Gb (Segurança alta)Ex d, Ex ib, Ex e, Ex px, Ex py, Ex m
Zona 2Improvável em operação normal; se ocorrer, dura pouco ()EPL Gc (Segurança aumentada)Ex ic, Ex nA / ec, Ex pz, Ex dc

2. Catálogo de Componentes da Área 20

Abaixo estão detalhados os 5 componentes técnicos e normativos fundamentais que compõem este módulo do Atlas, cada um ilustrado com cortes transversais vetoriais escuros padronizados e dimensionamentos matemáticos completos:

1. Invólucros à Prova de Explosão (Ex d) e Juntas Flangeadas Antichama

  • Princípio Físico: Confinamento mecânico da deflagração interna () e extinção de chamas por troca térmica em fendas estreitas.
  • Normas Chave: ABNT NBR IEC 60079-0, NBR IEC 60079-1, IEC 60079-14.
  • Conceitos Fundamentais: MESG (Maximum Experimental Safe Gap), grupos de gases IIA, IIB e IIC, efeito pressure piling, rigidez de flanges e torque de parafusos classe 8.8.
  • Ilustração Técnica: ![[atlas_involucro_ex_d_junta_flangeada_corte.svg]]

2. Equipamentos e Circuitos de Segurança Intrínseca (Ex i) com Barreiras Zener e Isoladores Galvânicos

  • Princípio Físico: Prevenção absoluta de ignição por limitação de corrente, tensão e potência abaixo da Energia Mínima de Ignição () da mistura gasosa.
  • Normas Chave: ABNT NBR IEC 60079-11, IEC 60079-25, IEC 60079-14.
  • Conceitos Fundamentais: Níveis Ex ia (Zona 0), Ex ib e Ex ic; parâmetros de entidade (, , , , ); segregação física de canaletas azuis ().
  • Ilustração Técnica: ![[atlas_seguranca_intrinseca_ex_i_barreira_corte.svg]]

3. Motores e Caixas de Junção de Segurança Aumentada (Ex e)

  • Princípio Físico: Eliminação de arcos, faíscas e pontos quentes em máquinas elétricas rotativas não-centelhantes através de isolação dielétrica reforçada e limites térmicos rígidos.
  • Normas Chave: ABNT NBR IEC 60079-0, NBR IEC 60079-7, IEC 60034-1.
  • Conceitos Fundamentais: Tempo de rotor bloqueado (), dinâmica térmica adiabática, coordenação mandante , distâncias de escoamento superficial (creepage com CTI ) e bornes antivibratórios.
  • Ilustração Técnica: ![[atlas_motor_luminaria_seguranca_aumentada_ex_e_corte.svg]]

4. Sistemas Pressurizados com Purga Contínua (Ex p) para Painéis Industriais

  • Princípio Físico: Segregação e diluição termodinâmica por sobrepressão positiva () de ar de instrumentos seco ou nitrogênio gasoso ().
  • Normas Chave: ABNT NBR IEC 60079-2, IEC 60079-14, IEC 61508 (SIL 2).
  • Conceitos Fundamentais: Arquiteturas Ex px, Ex py e Ex pz; ciclo de purga prévia de no mínimo 5 volumes livres internos; intertravamento redundante 1oo2 e protocolo de segurança contra asfixia por .
  • Ilustração Técnica: ![[atlas_sistema_pressurizado_ex_p_purga_corte.svg]]

5. Prensa-Cabos à Prova de Explosão com Barreira de Resina Epóxi (Ex d Barrier Glands)

  • Princípio Físico: Bloqueio hermético definitivo da migração capilar de gases e propagação longitudinal de chamas através dos interstícios internos entre as veias de cabos elétricos multicondutores.
  • Normas Chave: ABNT NBR IEC 60079-1, ABNT NBR IEC 60079-14, IEC 62444.
  • Conceitos Fundamentais: Critério decisório de obrigatoriedade (, Zona 1 IIC ou cabos não-compactos); resina epóxi bicomponente seladora; retenção mecânica axial e aterramento da armadura (SWA/STA).
  • Ilustração Técnica: ![[atlas_prensa_cabo_ex_d_barreira_resina_corte.svg]]

3. Matriz Comparativa dos Métodos de Proteção

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| Método Ex | Princípio Físico  | Zonas Válidas   | Custo / Complexid. | Aplicação Principal    |
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| Ex d      | Confinamento de   | Zona 1 e 2      | Médio a Alto       | Disjuntores, contatores|
|           | Pressão Interna   | (IIA, IIB, IIC) | (Peso elevado)     | de força, CLPs e caixas|
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| Ex i      | Limitação Estrita | Zona 0, 1 e 2   | Baixo por canal    | Sensores 4-20 mA, HART,|
|           | de Energia (MIE)  | (ia / ib / ic)  | (Malha de controle)| transmissores, I/O CLP |
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| Ex e      | Isolação Reforçada| Zona 1 e 2      | Competitivo        | Motores de indução,    |
|           | e Tempo t_E       | (IIA, IIB, IIC) | (Mais leve que Exd)| caixas de junção/bornes|
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| Ex p      | Purga e Pressão   | Zona 1 e 2      | Elevado inicial    | Grandes inversores VFD,|
|           | Positiva ΔP≥50Pa  | (px / py / pz)  | (Pneumático + SIL) | cubículos de comando   |
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| Ex d B.   | Selagem Epóxi     | Zona 1 e 2      | Médio              | Entradas de cabos em   |
| (Glands)  | Antichama no Cabo | (IIA, IIB, IIC) | (Mão de obra alta) | invólucros Ex d        |
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4. Normas de Manutenção, Reparo e Inspeção Contínua

As instalações em áreas classificadas perdem imediatamente sua validade legal e seguro industrial caso não sejam submetidas a inspeções periódicas documentadas:

  • ABNT NBR IEC 60079-17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas em áreas classificadas (Graus Visual, Apurado e Detalhado).
  • ABNT NBR IEC 60079-19: Reparo, revisão e recuperação de equipamentos elétricos utilizados em atmosferas explosivas (exigência de oficinas credenciadas para re-usinagem de juntas Ex d e rebobinamento de motores Ex e com preservação do tempo ).

5. Navegação no Atlas