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

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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:

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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 ($P_{expl}\approx 6\text{ a }12\text{bar}$) 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 ($MIE$) 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 ($U_o\le U_i$, $I_o\le I_i$, $P_o\le P_i$, $C_o\ge C_i+C_c$, $L_o\ge L_i+L_c$); segregação física de canaletas azuis ($\ge 50\text{mm}$).
• 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 ($t_E$), dinâmica térmica adiabática, coordenação mandante $t_{trip}<t_E$, distâncias de escoamento superficial (creepage com CTI $\ge 600\text{V}$) 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 ($\Delta P\ge 50\text{Pa}$) de ar de instrumentos seco ou nitrogênio gasoso (${\text{N}}_2$).
• 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 ${\text{N}}_2$.
• 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 ($V>2\text{L}$, 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]]

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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 $t_E$).

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5. Navegação no Atlas

• Retornar ao 📘 Atlas de Componentes - Hub Principal
• Avançar para revisões cruzadas e referências normativas integradas.

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