PETROBRAS_1.Especificacao_Instrumento
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1. tamb m limpo montado calibrado e embalado em sala limpa O eventual liquido de enchimento tamb m isento de hidrog nio e tipicamente se usa o FLUOROLUBE A sele o da v lvula que manipula cloro controversa A filosofia da pratica de prote o porem comum a v rios processos corrosivos Ou se usam equipamentos baratos com materiais pouco resistentes e tem se manuten o e substitui o frequentes ou se usam equipamentos car ssimos com materiais resistentes com manuten o e substitui o de pecas pouco frequentes Aplicando se tal filosofia na manipula o de cloro pode se ter v lvula barata de corpo de ferro fundido com haste de a o inoxid vel com planejamento de substitui o em curtos per odos ou v lvula de Hastelloy com selo de teflon para evitar a entrada do cloro no seu interior sem necessidade de troca de pecas ou equipamentos 5 5 servi o com leo com tra os de enxofre Quando um material met lico principalmente o a o entra em contato com carboidratos com tra os de enxofre poss vel o aparecimento do acido sulf drico H2S Tal produto se torna agudamente t xico acima de 100 ppm e considerado o segundo g s comercial mais perigoso o campe o o acido cian drico HCN Desde que 85 do petr leo do mundo inclusive o do Brasil possuem tra os ou alta percentagem de enxofre a manipula o segura desses materiais interessa tanto ao fabricante como ao usu rio fin2. seguro em condi o normal de opera o O instrumento n o incenditivo s pode ser usado em Zona 2 sem restri es Quando usado em Zona 1 deve ser pressurizado com g s inerte Circuito n o faiscadores contem componentes que n o produzem fa sca em opera o normal Isso conseguido atrav s de encapsulamento de componentes imers o em leo Circuito com seguran a aumentada envolvem componentes de equipamento com selagem encapsulamento dupla isola o espa amentos maiores que os normais resist ncia corros o e controle de qualidade mais severo e individual 2 4 5 Crit rios da classifica o el trica A classifica o el trica do instrumentos deve ser compat vel com a classifica o do local perigoso Um principio b sico comum a todos os tipos de prote o e aceito por todos o de que h seguran a quando e somente quando s o providos dois eventos independentes cada um de baixa probabilidade entre a probabilidade de haver a presen a do g s perigoso com a probabilidade de falha do equipamento el trico Desse modo h seguran a nos seguintes casos combinat rios 1 Local seguro probabilidade zero de haver g s perigoso com um instrumento de uso geral probabilidade 1 de haver fonte perigosa 2 Local de Zona 2 pequena probabilidade de haver g s com um instrumento n o incenditivo pequena probabilidade de falhar 3 Local de Zona 1 grande probabilidade de haver g s com um
3. E poss vel haver uma codifica o com a omiss o de um dos dois d gitos substitu do por X Por exemplo IEC IP X5 significa que o instrumento protegido apenas de jato d gua Outro exemplo IEC IP 5X uma prote o apenas contra p 3 2 Norma NEMA A norma NEMA prove outro m todo de classifica o do inv lucro do instrumento para indicar os v rios ambientes para os quais o instrumento adequado A norma cobre os detalhes de constru o e os procedimentos de teste para verifica o se o instrumento est conveniente com a classifica o recebida Todas as designa es NEMA requerem inv lucros resistentes ferrugem Basicamente h dois locais de uso interno ou externo Os d gitos que designam a classe NEMA variam de 1 a 13 e se referem a uso geral prova de tempo prova de respingo d gua resistente corros o resistente chuva vedado a p vedado gua vedado a leo H tr s descri es chaves relacionadas com as classes de prote o 1 PROVA DE significa que o ambiente n o atrapalha o funcionamento ou opera o do instrumento Por exemplo instrumento prova de tempo funciona normalmente mesmo quando submetido aos rigores do tempo vento umidade orvalho etc Ele n o necessariamente vedado ao tempo porem se garante que mesmo que o ambiente entre no seu interior ele continua funcionando normalmente 2 RESISTENTE A significa que o instrumento n o se danifica qua
4. maior concentra o na solu o eletrol tica solu o gasosa na fase liquida turbul ncia uso de metais muito diferentes presen a de oxig nio maior umidade e mofo Os fatores que inibem a corros o s o melhor acabamento alivio de tens es mec nicas passiva o de metais e revestimento de superf cies e prote o cat dica Alias a prote o cat dica feita por m todos envolvendo eletricidade e portanto h restri es de aplica o quando aplicada em rea perigosas classificadas 4 2 1 Partes molhadas em contato com o processo As partes molhadas pelo processo s o geralmente os elementos sensores selos po os de temperatura bulbos internos das v lvulas e o interior de alguns medidores de vaz o As partes molhadas devem suportar temperatura e press o extremas e devem resistir ao ataque corrosivo dos produtos qu micos manipulados O principal problema que os produtos de processo aparecem em uma variedade infinita e os materiais de constru o n o Para piorar a situa o a corros o das partes molhadas geralmente provoca falha do tipo conten o do processo cuja consequ ncia a pior poss vel Para evitar ou limitar a ocorr ncia da corros o quatro reas devem ser consideradas sele o de materiais procedimento de fabrica o projeto do sistema e inspe o de campo As partes envolvidas continuam sendo as tr s j mencionadas fabricantes engenheiro de especifica o e usu
5. ato define o local seguro para todos os americanos trabalharem nele O OSHA afeta todos profissionais envolvidos em projeto Os engenheiros arquitetos e construtores de equipamentos e pr dios devem incluir em seus planos e projetos tudo que deva satisfazer as normas de seguran a e sa de a fim de evitar as penalidades pelo seu n o cumprimento As penalidades podem ser as de refazer os projetos alterar pr dios e equipamentos j acabados pagar pesadas multas financeiras e at fechar plantas O OSHA compreende sete grandes reas local do trabalho maquina e equipamentos materiais empregados fontes de energia processos e regras administrativas O OSHA incorpora as normas existentes elaboradas por outras organiza es privadas ou governamentais como NFPA National Fire Protection Association ANSI American National Standards Institute API American Petroleum Institute ASME American Society of Mechanical Engineers ASTM American Society for Testing and Materials NEMA National Electrical Manufacturers Association AEC Atomic Energy Commission e outras O autor se sentir gratificado e ter justificada a feitura deste trabalho se a partir dos problemas aqui levantados as institui es competentes em todos os sentidos passassem a trabalhar de modo que tamb m no Brasil fosse proporcionado o local seguro para todos os brasileiros trabalharem nele 2 seguran a e sa de na instrumenta o De um modo sim
6. ou mec nico com acionamento el trico do gr fico considerado como instrumento el trico Quando se incorporam alarmes acionados eletricamente por chaves a instrumentos mec nicos ou pneum ticos tamb m se muda sua classifica o para el trica Finalmente a op o extra de aquecimento el trico quando se tem o risco de congelamento ou quando se quer reduzir a viscosidade do fluido de enchimento torna se o instrumento envolvido em el trico Como conclus o instrumento el trico todo aquele que incorpora um circuito funcional ou auxiliar de natureza el trica 2 3 Classifica o de temperatura A eletricidade por causa do efeito Joule pode provocar aquecimento A alta temperatura por sua vez pode se constituir em fonte de energia capaz de inflamar ou provocar explos o de determinada mistura ar g s perigoso Em vista desses fatos todo instrumento el trico deve tamb m possuir uma classifica o de temperatura A classifica o de temperatura est relacionada com a m xima temperatura que a superf cie ou qualquer componente interno do instrumento pode atingir em funcionamento normal quando a temperatura ambiente de 400C Foram estabelecidas e definidas seis classes de temperatura T1 4500 T2 3000C T3 20000 t4 13500 T5 1000C e T6 800C A classe de temperatura do instrumento deve ser marcada na sua plaqueta de identifica o Equipamentos cujas superf cies ou componentes n o excedem
7. que possuam enxofre ou acido sulf drico como impurezas 4 2 Efeitos da corros o nos instrumentos Os resultados da corros o de um instrumento dependem tanto do tipo da corros o como do tipo ou fun o do instrumento Para efeitos did ticos pode se dividir em duas grandes categorias as falhas resultantes da corros o conten o do processo e funcionais do instrumento A v lvula de controle e alguns medidores de vaz o contem em seu interior o pr prio processo a ser controlado com todos os seus rigores Quando tais instrumentos sofrem corros o de modo a perder sua integridade f sica a linha onde o instrumento est montado certamente vaza produto para o exterior Os resultados desse tipo de falha podem variar desde um pequeno inconveniente facilmente repar vel at um preju zo pessoal envolvendo fogo e explos o com perda de vidas e destrui o de equipamentos As falhas funcionais podem ainda ser de dois tipos distintos 1 perda total da fun o exigindo reparo ou substitui o do instrumento completo ou 2 perda parcial da fun o que pode resultar na queda da efici ncia do processo A falha funcional parcial pode inclusive ficar totalmente desconhecida durante grandes per odos de tempo ou degradar continua e vagarosamente a efici ncia do processo Os fatores que estimulam e aumentam a corros o s o n o homogeneidade dos metais solda impr pria acabamento rugoso tens o mec nica impureza
8. sob press o e comprometeria o funcionamento b sico do instrumento A observ ncia da norma evita o aparecimento da corros o tipo ruptura por tens o do enxofre O equipamento constru do com material de conformidade com a norma dever ser marcado com NACE MR 01 75 6 Conclus o Deve haver harmonia e coopera o entre todas as etapas por onde caminha o instrumento especifica o fabrica o e aplica o O projetista da planta o fornecedor do instrumento e o usu rio final devem todos desempenhar a sua parte na busca da solu o dos problemas apresentados por processos marginais Qualquer falha em alguma etapa resulta em preju zos a todos os envolvidos Existem muitas normas uniformizando procedimentos definindo testes e distribuindo responsabilidades N o existe uma norma melhor ou mais segura que outra qualquer que seja sua origem Qualquer norma coerentemente seguida suficiente para prover a seguran a do sistema O sucesso da busca de seguran a e resist ncia corros o dos instrumentos determinado apenas pelo n vel de comunica o e coopera o que possa e deva existir entre firmas de engenharia fabricantes e usu rios Classifica o e Especifica o dos Instrumentos 7 Refer ncias bibliogr ficas 7 1 IEC International Electrotechnical Commission Classification of Degrees of Protection Provided by Enclosures Pbu 529 7 2 NEMA National Electrical Manufacturers Association En
9. Classifica o e Especifica o dos Instrumentos Resumo O presente trabalho mostra ao n vel de fabrica o especifica o e uso os cuidados especiais a serem tomados relacionados com a prote o industrial e com a corros o dos instrumentos aplicados ao controle de processos tradicionais e marginais Ser o detalhados os casos com envolvimento de sua classifica o el trica e de temperatura classifica o mec nica do inv lucro escolha de materiais resistentes corros o apresentada pelo ambiente e pelo processo e os cuidados extras relacionados com a manipula o de produtos especiais tais como oxig nio hidrog nio cloro e enxofre Abstract This paper provides an overview of the problems faced by manufacturers designers and end users in dealing with instrument classification and corrosion To understand what we are dealing with we will see electrical and temperature classification of instruments suitable with the hazardous locations mechanical classification of the enclosures for protection from environments instrument corrosion with the approaches to eliminate the concerning problems extra features for instruments applied in special process handling Oxygen Hydrogen Chlorine and Sulfide 1 Introdu o Nos Estados Unidos da Am rica o assunto que envolve seguran a e sa de ocupacionais de lei Em 29 12 70 foi promulgada pelo Congresso a lei publica 91 596 do OSHA Occupational Safety and Health Act Este
10. Norma IEC A norma IEC prove um m todo de classificar os instrumentos com rela o aos ambientes em que eles podem ser usados e os procedimentos de teste para verificar se tal classifica o conveniente A designa o IEC come a com as letras IP Ingress Protection prote o de ingresso e inclui um sufixo com dois n meros Opcionalmente pode ainda conter uma letra suplementar S M ou W O primeiro digito varia de O n o prote o 1 prote o contra objetos acima de 50 mm de di metro 2 acima de 12 mm 3 acima de 2 5 mm 4 acima de 1 mm 5 prote o contra p e 6 vedado a p O segundo digito varia de O n o prote o 1 e 2 prote o contra gota d gua 3 contra pulveriza o d gua 4 contra respingo d gua 5 e 6 contra jato d gua 7 contra efeitos de imers o em gua e 8 contra efeitos de submers o em gua As letras suplementares finais significam S teste com equipamento estacion rio e M teste com equipamento em opera o mec nica A letra W apos as letras IP significa que o equipamento apropriado para uso em condi es de tempo especificadas e possui caracter sticas adicionais de prote o Por exemplo um instrumento que deva ser prova de p e prova de jato fraco d gua deve satisfazer a designa o de IEC IP 55 A coloca o de respiradouro para dreno pode alterar a classifica o mec nica do inv lucro por exemplo de IEC IP 65 para IEC IP 55
11. a 1000C n o necessitam de marca o explicita Classes T5 e T6 Para se usar um instrumento el trico em rea perigosa importante se comparar sua classe de temperatura com a m nima temperatura de auto igni o do g s presente E obvio que a m xima temperatura alcan ada pelo instrumento deve estar abaixo da m nima temperatura de auto igni o do g s presente A norma brasileira ABNT EB 239 estabelece que a temperatura m xi ma que o instrumento pode alcan ar deve ser igual ou menor que 70 da m nima temperatura de igni o do g s inflam vel 2 4 Classifica o do instrumento O instrumento el trico mesmo de uso geral em rea segura deve prover prote o pessoal contra choque el trico contra efeito de temperatura excessiva contra propaga o de fogo contra os efeitos de explos o ou implos o contra os efeitos de ioniza o e radia o de microondas press o de ultra som Um instrumento el trico para uso em rea perigosa deve prover todas as prote es dos instrumentos de uso geral mais a prote o contra a igni o da atmosfera externa Qual a classifica o da rea quais as normas aplic veis e qual a aprova o da agencia de teste tudo isso deve ser definido e informado para a compra de um instrumento el trico H v rios tipos de prote o para evitar que um instrumento el trico provoque igni o ou explos o de misturas gasosas perigosas Qualquer prote o aceit vel desd
12. al Nos Estados Unidos h uma norma6 de NACE que um guia completo para a sele o de materiais para resistir corros o Seu objetivo o de limitar os materiais met licos que est o diretamente expostos aos produtos de petr leo que contenham enxofre ou j o acido sulf drico A NACE n o certifica o material mas apenas define as especifica es de alguns materiais Embora seja custoso e demorado novos materiais podem ser analisados Os materiais comumente envolvidos s o a o carbono a o inoxid vel de v rias classes Monel International Nickel Hastelloy e Havar A norma se refere constru o de elementos sensores selos parafusos po os termais conjuntos distribuidores de contorno e equaliza o de vaz o Os tratamentos especiais que os materiais s o submetidos podem comprometer a sua resist ncia original Ou seja um parafuso constru do de conformidade com a norma NACE MR 01 75 Classe e Classe Il expostos diretamente atmosfera nociva tem uma menor resist ncia que o normal O projetista e usu rio do equipamento devem conhecer a menor resist ncia do parafuso e aplica lo adequadamente A norma NACE MR 01 75 deve ser aplicada a todo equipamento exposto a produtos com enxofre e que fica sujeito corros o do tipo ruptura por tens o pelo enxofre A ruptura do material seria extremamente perniciosa pois impediria o equipamento de ser reparado sob press o tornaria perigoso qualquer sistema
13. almente o tricloroetileno Adicionalmente alem da aus ncia de lubrifica o quando a c psula do transmissor possui liquido de enchimento deve se cuidar da natureza desse liquido O fluido normal de enchimento o silicone DC 200 Dow Corning Quando h a possibilidade de vazamento ou entrada de contato do silicone com um meio oxidante oxig nio cloro acido n trico e g deve se usar um fluido especial totalmente livre de hidrog nio Recomenda se o uso de FLUOROLUBE Hooker Chemical que um pol mero de cloreto de trifluorvinil Esse novo liquido de enchimento embora apresente seguran a sob o ponto de vista de medi o apresenta uma grande varia o da viscosidade com rela o varia o da temperatura do processo e ambiente Assim seu uso recomendado para faixas de temperatura de 200C a 100C e em condi es aceit veis entre 100C e 450C 5 2 servi o com hidrog nio O g s hidrog nio puro em alta press o est tica uma aplica o dif cil pois ele capaz de vazar atrav s de diminutos buracos e atrav s de pares fin ssimos Em aplica o com press o acima de 20 kg cm2 o hidrog nio pode vazar diretamente atrav s da parede do diafragma de a o inoxid vel de um transmissor Quando se remove ou se reduz a press o est tica do processo o hidrog nio difuso no interior da c psula danifica a O m todo de prote o revestir a superf cie do diafragma da c psula com uma fin s
14. as necessidades funcionais tais como resist ncia mec nica constante de mola flexibilidade ductilidade e elasticidade Muitas vezes se reconhece que determinado material o mais indicado para uma aplica o corrosiva porem ou ele n o process vel ou suas propriedades inerentes n o satisfazem a tarefa a que seria destinado Depois de escolhido o material mais adequado os procedimentos de fabrica o envolvem tratamentos t rmicos manipula o f sica das pecas com cortes usinagem e acabamento que podem estimular ou inibir a corros o A responsabilidade da escolha do material porem do usu rio final O fabricante n o tem nenhum controle sobre o que acontece aos instrumentos depois que eles s o entregues ao usu rio Apenas o usu rio final tem condi es de fazer as sucessivas inspe es aos equipamentos essenciais garantia da integridade dos instrumentos 4 2 2 Materiais de revestimento Al m do material de fabrica o interessante a aplica o de materiais de revestimento E uma pratica comum o revestimento de c psula de transmissor por causa de um dos seguintes motivos 1 prote o contra corros o provocada pelo fluido do processo ou 2 prote o contra ader ncia e deposi o dos produtos s lidos tamb m provocada pelo fluido do processo Um produto t pico para revestimento de superf cies de contato o RYTON Phillips Petroleum Co porque apresenta uma boa resist ncia co
15. berta no campo Na outra separada da primeira caixa h o bloco terminal de liga es onde se requer maior numero de aberturas para a manuten o Ambas as caixas s o seladas e vedadas entrada de umidade e de atmosferas corrosivas Deve ser entendido que uma caixa vedada entrada de umidade o tamb m para a sa da de condensados Se por algum motivo houve entrada de gua no interior da caixa essa gua ficar retida no instrumento e certamente interferir no seu funcionamento A solu o proteger a entrada de gua atrav s de selos nos condu tes de liga o e da tampa Quando a entrada da gua causada pela remo o da tampa do instrumento a recomenda o o uso de s lica gel no interior da caixa que deve ser renovada periodicamente Outra alternativa a de se fazer a manuten o do instrumento em hor rios com menor umidade relativa tipicamente no come o e no fim do dia 5 Processos marginais 5 1 Servi o com oxig nio O oxig nio puro quando na presen a de tra os de leo e poeira pode provocar inc ndio Por isso qualquer equipamento que possa entrar em contato direto com o oxig nio deve ser manipulado em sala especial de limpeza O instrumento limpo montado calibrado e embalado em condi es de limpeza especiais Suas pecas de reposi o s o empacotadas individualmente em sacos de polietileno e s o manuseadas sempre com luvas de polietileno O material de limpeza usado norm
16. ca foi claramente definido e historicamente foi primeiro usado em equipamentos militares Na tropicaliza o nenhum componente modificado ou protegido individualmente mas a placa do circuito totalmente revestida por uma resina de poliuretano Tal resina transparente inerte umidade e principalmente n o nutriente para fungos A principal desvantagem de todos esses revestimentos de prote o e tropicaliza o aparece quando se faz manuten o Geralmente necess rio destruir parte do revestimento durante a manuten o Obviamente deve se ter cuidado na remo o da prote o para n o se danificar o circuito impresso principalmente quando se usa ferro de solda de grande potencia Depois da manuten o necess ria nova aplica o do revestimento para recuperar a prote o ou tropicaliza o do circuito As vezes se usa ventilador externo para a dissipa o de calor de alguns equipamentos como a fonte de alimenta o Nessas aplica es deve se anular a possibilidade do ventilador ser um agente concentrador de impurezas e causador de corros o aos componentes do circuito E recomendado o uso de um sistema de alarme para indicar a falha do ventilador Classifica o e Especifica o dos Instrumentos Outra pratica para diminuir os efeitos do ambiente industrial a fabrica o de duas caixas de liga o nos transmissores eletr nicos Uma caixa aloja o circuito eletr nico e raramente a
17. closures for Industrial Controls and Systems Pub ICS 6 1978 7 3 CURREN W J Instrument Corrosion Proceedings ISA Conference and Exhibit Anaheim CA Oct 6 8 1981 7 4 PERRY S CHEMICAL ENGINEERS HANDBOOK 3rd ed Mc Graw Hill 1950 7 5 NOON D W CURREN W J amp MARTIN J R Field Evaluation of Circuit Board Coatings Proceedings ISA Conference and Exhibit Anaheim CA Oct 6 8 1981 7 6 NACE National Association of Corrosion Engineers Material Requirement Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Material for Oil Field Equipment MR 01 75 Apostilas DOC Artigos Especifica o Instrumento doc 20 SET 91
18. e que o instrumento seja adequadamente instalado e todas as instru es mencionadas nos certificados e relat rios sejam seguidas Deve ser levado em conta que a classifica o el trica do instrumento deve garantir que a sua simples presen a n o compromete a seguran a do local As normas de seguran a nada dizem nem poderiam dizer acerca do funcionamento operacional do instrumento de controle Fundamentalmente h duas grandes categorias de prote o 1 H explos o porem a explos o confinada ou controlada no interior do instrumento de modo que n o se propaga para o seu exterior Por exemplo prova de explos o ou prova de chama 2 N o h explos o Nesse caso pode se evitar a explos o ou cuidando se da mistura gasosa purga pressuriza o ou cuidando se da fonte de energia seguran a intr nseca e n o incenditivo Classifica o e Especifica o dos Instrumentos 2 4 1 Prova de explos o ou prova de chama Prova de explos o linguagem norte americana ou prova de chama linguagem europ ia uma t cnica de prote o alternativa que permite a ocorr ncia de uma explos o no interior do instrumento Porem o inv lucro do instrumento t o resistente que a explos o fica confinada no seu interior De outro modo o instrumento prova de chama possui aberturas de escape de modo que quando houver um inc ndio no seu interior a chama resfriada quando vai para fora Embora os enfoques seja
19. eza fonte de calor no seu interior Essa fonte de calor natural tornava baix ssima a umidade relativa do ar dentro do instrumento Infelizmente o progresso do uso de circuitos integrados a semicondutores reduziu tremendamente a potencia dos circuitos aumentou sua versatilidade e efici ncia porem tirou a maior prote o corros o do circuito que era o calor A prote o dos circuitos eletr nicos componentes circuitos integrados circuitos impressos e contatos nas condi es do processo um grande desafio H solu es mec nicas uso de ouro em contatos de precis o e h solu es eletr nicas uso de chaves est ticas a semicondutores e sem contatos moveis O encapsulamento dos componentes cr ticos torna o modulo encapsulado inerte a muitas atmosferas nocivas alem de diminuir a influencia da umidade e da temperatura ambientes E uma boa pratica de prote o o revestimento de todo o circuito eletr nico da placa5 H v rios materiais apropriados para tal revestimento silicone ep xi e poliuretano Quando seco e curado tal revestimento transparente est vel e resistente abras o e corros o de v rios produtos A escolha do produto a espessura e o numero de camadas protetoras s o fun es do tipo do ambiente da umidade relativa e da temperatura Em locais de alta temperatura ambiente e elevada umidade relativa como nos tr picos fala se da tropicaliza o do circuito eletr nico Este termo nun
20. instrumento intrinsecamente seguro s se torna inseguro quando houver duas falhas independentes e de pequena probabilidade individual 4 Local de Zona 1 grande probabilidade de haver g s com um instrumento n o incenditivo pequena probabilidade de falha com pressuriza o pequena probabilidade de falha no sistema de press o 5 Local de Zona 1 grande probabilidade de haver g s com um instrumento de uso geral grande probabilidade de perigo com pressuriza o pequena probabilidade de falha e com salvaguarda adicional tal como coloca o de pressostato pequena probabilidade de falha De qualquer modo em um local com determinada classifica o s pode ser montado um instrumento el trico que possua uma classifica o el trica e de temperatura marcada em sua etiqueta e compat vel com a do local Obviamente um instrumento para Zona 1 pode ser usado em Zona 2 assim como um instrumento para Grupo B pode ser usado em Grupo C e D Porem qualquer exagero de classifica o do instrumento inconveniente S se deve usar um instrumento com classifica o el trica especial quando exigido pois a classifica o el trica especial pode custar mais e principalmente exige cuidados de opera o e manuten o mais rigorosos e restritivos 3 Classifica o mec nica A opera o de um instrumento pode ser afetada pela temperatura ambiente umidade interfer ncia eletr nica vibra o mec nica e atmosfe
21. los nos cabos que se comunicam com as reas classificadas ventila o e temperatura adequadas A classifica o de rea de responsabilidade exclusiva do usu rio final pois apenas ele pode garantir a observ ncia de normas de opera o manuten o bem como de fazer inspe es peri dicas no local O conhecimento da classifica o da rea fundamental e o ponto de partida para a especifica o correta dos instrumentos A especifica o do instrumento encaminhada do fabricante pela firma de engenharia ou pelo pessoal do processo da planta deve determinar claramente qual a classifica o do Classifica o e Especifica o dos Instrumentos local onde ser montado o instrumento Classe Grupo e Zona 2 2 Instrumento el trico Na pratica e no presente trabalho instrumento el trico e eletr nico possuem o mesmo significado Instrumento el trico todo aquele que por algum motivo recebe uma alimenta o el trica Geralmente s o alimentados com 110 V ca ou 24 V cc O sinal padr o de transmiss o em corrente de 4 20 mA cc Em instrumenta o h ainda circuitos que envolvem termopares resist ncia para determina o de temperatura c lulas de carga eletrodos de pH S o circuitos que geram sinais de milivoltagem continua e que s o polarizados com tens es de alguns volts cont nuos Para efeito de classifica o el trica o enfoque mais amplo Por exemplo um registrador pneum tico
22. m diferentes o resultado final o mesmo a explos o e ou a chama no interior do instrumento n o se propagam para a rea externa Em qualquer situa o h seguran a o instrumento continua operando normalmente sem interrup o mesmo com a ocorr ncia de explos o ou chama no seu interior instrumento n o nem pode ser totalmente vedado e cont m em seu interior um circuito el trico perigoso As superf cies do instrumento que est o em contato direto com a atmosfera inflam vel exterior devemter a m xima temperatura abaixo da temperatura de igni o da mistura gasosa especifica A prova de explos o uma t cnica geralmente aplicada a instrumentos ou equipamentos de pequeno volume f sico Extensivamente pode ser aplicada a motores lumin rias conex es O instrumento deve ter uma marca o que o identifique como tal Deve ainda haver advert ncias relacionadas com a opera o e manuten o do instrumento O instrumento prova de explos o s pode ser aberto ou desligado eletricamente ou quando se garante por analisadores locais que n o h a presen a do g s perigoso no local de montagem do instrumento Um instrumento prova de explos o pode ser usado normalmente em Zona 2 em todas as Classes e Grupos e em Zona 1 com algumas restri es de Grupos N o se pode usar instrumento prova de explos o em Zona 0 2 4 2 Purga ou pressuriza o Na pratica e para efeito de prote o purga vaz o e
23. mo assim quando aplic vel necess ria a sele o de materiais especiais principalmente dos elementos sensores Algo que deve ser considerado a tubula o de interliga o do sistema pneum tico Os instrumentos pneum ticos s o alimentados e interligados por tubos tipicamente de cobre caro porem mais f cil de ser trabalhado a o inoxid vel a o carbono ou pl stico A presen a de um instrumento pneum tico n o compromete a seguran a quando usado em locais perigosos N o faz sentido por exemplo associar o instrumento pneum tico puro com o conceito de prova de explos o 4 2 5 Instrumentos eletr nicos A corros o ocorre em muitas reas da instrumenta o eletr nica Ela pode ocorrer na isola o dos cabos nos contatos el tricos nos conectores e chaves Os componentes passivos e ativos podem se deteriorar por causa da corros o atrav s de seus encapsulamentos ou terminais Os circuitos impressos usados para suportar e interligar os componentes podem ser corro dos principalmente por respingos e ataque de produtos qu micos A corros o do circuito impresso pode provocar inclusive a pior falha poss vel a falha intermitente Esta falha aquela prevista pela lei de Murphy ela n o aparece na hora do teste e manuten o mas somente quando o instrumento est em opera o e provoca preju zo ao processo Os primeiros instrumentos eletr nicos apresentam uma prote o inerente sua natur
24. ndo na presen a do determinado ambiente Por exemplo instrumento resistente chuva n o se danifica quando submetido chuva 3 VEDADO A significa que o instrumento hermeticamente selado para aquele determinado ambiente Por exemplo instrumento vedado a p evita a entrada de p no seu interior A classifica o mec nica n o pode ser confundida com a classifica o el trica Elas s o totalmente independentes Por exemplo o uso do instrumento em local externo nem sempre necess rio para um local de Zona 1 Assim como a classifica o mec nica de uso externo n o assegura que o instrumento possa ser montado em local perigoso Assim pode haver qualquer combina o entre as classifica es mec nica uso externo e interno e el trica para uso geral ou classificado do instrumento 4 Corros o dos instrumento 4 1 Tipos de corros o De um modo simplificado a corros o o ataque destrutivo sofrido por um material e causado por um produto qu mico Os engenheiros de corros o conhecem de 50 a 60 tipos diferentes de corros o embora as diferen as entre alguns tipos sejam mais t cnicas do que praticas Sob o ponto de vista de instrumenta oS s o importantes e mais encontradas tr s modalidades de corros o qu mica galv nica e ruptura por tens o stress cracking A corros o qu mica muito simplesmente o que o nome implica o produto qu mico de ataque dissolve ou reage com o material com o
25. nha de processo com rela o capacidade de conter o processo rigoroso e resistir corros o A economia embora menos vis vel tamb m fundamental E quase imposs vel colocar em n meros o quanto custa a corros o do instrumento Porem f cil entender que ela custa a todos A corros o custa ao fabricante em termos de vantagem de competi o ela custa ao usu rio final em termos de manuten o paradas forcadas mau funcionamento do instrumento e pobre efici ncia do processo e finalmente ela custa ao consumidor por causa do maior custo final do produto 2 Classifica o el trica do instrumento 2 1 Classifica o de rea De um modo geral diz se que uma rea industrial perigosa quando nesse local processado armazenado transportado e manuseado material que possua vapor g s ou p inflam vel ou explosivo Como isso vago e pouco operacional classifica se uma rea perigosa considerando todos os par metros relacionados com o grau de perigo atribuindo lhe n meros e letras relacionados com Classe Grupo e Zona Divis o A Classe da rea se relaciona com o estado f sico da substancia g s 1 p II e fibras III O Grupo uma subdivis o da Classe Ele mais especifico e agrupa os produtos de mesma Classe levando em considera o as propriedades qu micas relacionadas com a seguran a temperatura de auto igni o n vel de energia necess rio para a combust o m nima co
26. os o qu mica As partes internas do instrumento apresentam problemas diferentes daqueles das partes em contato com o processo e da caixa do instrumento Embora as pecas internas do instrumento n o estejam submetidas s condi es desfavor veis do ambiente externo e do processo elas possuem uma fun o muito mais importante Assim a corros o da tampa ou mesmo do corpo de um transmissor provavelmente n o afetar sua opera o enquanto que uma leve deposi o de material org nico na sua c psula ou no seu conjunto bico palheta pode introduzir erros grosseiros de medi o ou transmiss o Geralmente n o se pode usar revestimento de prote o nas partes internas do instrumento Barras de forca elos de liga o foles conjuntos bico palheta molas flexores fulcros de apoio todas essas pecas n o podem ter Classifica o e Especifica o dos Instrumentos nenhum tipo de revestimento que lhes daria maior resist ncia corros o por causa de suas fun es associadas ao principio de funcionamento A resist ncia dessas pecas provida apenas pelo material e seu acabamento 4 2 4 Instrumentos pneum ticos Do ponto de vista de corros o os instrumentos pneum ticos levam vantagem n tida sobre os correspondentes instrumentos eletr nicos A raz o simples h sempre um suprimento de ar puro ao instrumento geralmente suficiente para manter a sua caixa purgada dos materiais contaminados externos Mes
27. plificado o instrumento constru do por um fabricante especificado por uma firma de engenharia e aplicado pelo usu rio final Quando se considera essa cadeia de eventos fabrica o especifica o e uso do instrumento h cuidados que devem ser considerados para garantir a integridade e funcionamento do instrumento Deve ser entendido e aceito que um instrumento antes Classifica o e Especifica o dos Instrumentos de desempenhar sua fun o desejada deve sobreviver Nenhum amontoado de sofistica o na sua fabrica o ou especifica o compensa a incapacidade do instrumento viver em um ambiente hostil H duas raz es fundamentais para justificar a harmonia de coopera o na fabrica o especifica o e uso do instrumento seguran a e economia A seguran a de um local pode ser comprometida com a simples presen a de um instrumento E o caso do uso de um instrumento el trico de uso geral em um local onde existe um g s inflam vel ou explosivo Em casos menos aparentes um processo pode falhar ou se romper por causa de um instrumento mal especificado Essa ruptura pode desprender alguma coisa indesej vel s pessoas ou aos equipamentos que estejam pr ximos tais como press o vapor g s t xico liquido corrosivo ou p explosivo Isso pode provocar mortes danos f sicos perda de materiais e de equipamentos O instrumento em virtude de sua natureza funcional pode ser o elo mais fr gil em uma li
28. pressuriza o press o possuem o mesmo significado A prote o conseguida pela aplica o de uma press o positiva em rela o press o externa atrav s da vaz o de um g s inerte ou ar puro no interior da caixa do instrumento Esta press o interna positiva impede a entrada dos gases perigosos existentes na atmosfera circundante A pressuriza o impede o contato da mistura perigosa com a fonte de igni o A press o aplicada da ordem de 5 a 10 mm de coluna d gua Um instrumento com purga pode ser usado em Zona 1 ou Zona 2 dependendo do tipo do circuito interior se de uso geral ou n o incenditivo Dependendo da Zona do local e do tipo do circuito interno s o necess rias salvaguardas adicionais ao sistema de pressuriza o tais como chaves de desligamento com abertura da porta temporizadores portas trancada fus veis pressostatos A t cnica de purga pressuriza o pode ser aplicada a instrumentos de grande volume onde a t cnica de prova de explos o impratic vel 2 4 3 seguran a intr nseca Um sistema intrinsecamente seguro constitu do pelo equipamento e sua respectiva fia o onde a energia el trica ou t rmica insuficiente para provocar a igni o ou explos o de uma mistura gasosa especifica em condi es normais e anormais determinadas A seguran a intr nseca inclui considera es combinadas de limita o de voltagem diodos Zener limita es de corrente resis
29. qual ele est em contato direto Essa a corros o que ocorre com as partes molhadas Classifica o e Especifica o dos Instrumentos que est o em contato com o processo industrial A corros o galv nica ocorre quando dois metais diferentes s o colocados em contato e expostos a uma solu o condutora O efeito final a destrui o do metal mais reativo e prote o do metal menos reativo Essa propriedade pode ser usada beneficamente para prote o contra corros o A corros o galv nica pode ocorrer em tubula es com isola o t rmica simplesmente se forem usados dois metais levemente diferentes por exemplo a o carbono e a o inoxid vel um para o tubo interno e outro para o externo A corros o galv nica pode ainda acontecer entre diferentes partes de um mesmo metal Ou seja quando se tem um mesmo material porem com diferentes n veis de tens o mec nica com efeitos t rmicos de solda ou de tratamento com impurezas pode se ter a corros o galv nica entre suas partes A corros o galv nica mais importante para as partes do instrumento expostas atmosfera A corros o por ruptura de tens o a falha do metal devida combina o da tens o mec nica e um ambiente corrosivo especifico Ela a causa de muitas falhas em ligas met licas A corros o por ruptura de tens o ocorre comumente em materiais met licos que entram em contato com produtos de explora o de petr leo leo ou g s
30. ra circundante Tipicamente os instrumentos de medi o e controle de processo podem estar montados ou na sala de controle ou na rea industrial A sala de controle um local fechado onde a temperatura e umidade s o geralmente controladas atrav s de ar condicionado O instrumento de campo pode estar totalmente desprotegido ou ter uma prote o rudimentar adicional contra o sol a chuva ou o vento De qualquer modo quando usado no ar livre a caixa do instrumento fica exposta aos efeitos da luz ultravioleta da chuva da umidade do orvalho das poeiras dos respingos dos l quidos de processo e das sujeiras contaminantes que circulam no ar Eles est o ainda submetidos a grande e r pidas varia es de temperatura durante o dia podendo haver um gradiente de temperatura entre o sole a sombra do instrumento exposto Por esses motivos os inv lucros dos instrumentos devem ser de alta qualidade cuidadosamente testados e precisamente classificados de acordo com normas concernentes de modo que possam prover prote o contra ambientes potencialmente adversos Os inv lucros dos instrumento mesmo montados em ambientes nocivos devem proteg los de modo que durem o m ximo e que o ambiente n o interfira na sua opera o Existem basicamente duas normas 1 2 para a classifica o mec nica dos inv lucros dos instrumentos A escolha de uma delas fun o do pais Classifica o e Especifica o dos Instrumentos 3 1
31. rio A sele o do material a mais complexa das reas a serem definidas tanto por causa da atribui o da responsabilidade como pelo problema em si Pela lei de Paretto 10 das aplica es envolvem cerca de 90 dos problemas Mesmo que isso possa ser considerado uma pequena percentagem necess ria e suficiente uma nica m aplica o para causar Classifica o e Especifica o dos Instrumentos um numero elevado de problemas e grandes preju zos O problema da sele o do material poderia parecer de f cil solu o pois todo t cnico tem conhecimento de tabelas de corros o4 que mostram como se comporta um determinado material na presen a de certo produto qu mico Seria apenas uma f cil e simples quest o de casamento do processo com o material do instrumento Infelizmente as coisas n o ocorrem de modo t o simples E dif cil o pr prio conhecimento do processo real Certamente se conhece o principal produto porem h sub produtos contaminantes vari veis com o tempo e o lugar h diferen as de composi o da mat ria prima h diferentes fornecedores de materiais h varia es n o controladas de press o e temperatura O material para um simples tanque selecionado considerando se a corros o toler vel durante toda sua vida til As coisas se complicam quando se seleciona material das partes de um instrumento Os materiais devem ser resistentes corros o e paralelamente devem satisfazer
32. rrente e tens o el tricas de igni o velocidade de queima de chama facilidade de vazamento entre espa amentos estrutura qu mica press o final de explos o etc Zona expressa a probabilidade relativa do material perigoso estar presente no ar ambiente formando uma mistura em concentra o perigosa As normas europ ias e a futura brasileira se referem a tr s zonas Zonas 0 1 e 2 As normas americanas se referem Divis o e definem apenas duas reas Divis o 1 Zonas 0 1 e Divis o 2 Zona 2 Zona 0 um local onde a presen a do g s perigoso praticamente constante ou 100 Tipicamente o interior de um tanque ou de uma vaso Zona 1 um local de alta probabilidade relativa de haver g s E um local onde pode existir o g s mesmo em condi o normal de opera o do processo Zona 2 um local de pequena probabilidade relativa da presen a do g s E um local onde a exist ncia do g s s ocorre em condi o anormal do processo como ruptura de flange falha de bomba Mesmo que a probabilidade da presen a do g s seja pequena Zona 2 ainda uma rea perigosa O local que n o nem Zona 0 1 ou 2 por exclus o e defini o rea segura Exemplo cl ssico de rea segura a sala de controle Porem h normas relacionadas com as condi es interiores da sala de controle para garantir sua seguran a Essas normas estabelecem e exigem a pressuriza o da sala veda o das portas e janelas se
33. rros o e tem a habilidade de formar uma pel cula fina n o porosa Em algumas aplica es que envolvam fortemente oxidantes tais como fl or cloro acido n trico o RYTON n o recomendado A alternativa ideal o uso de KEL F M W Kellogg para finas de corros o KEL F um pol mero de trifluoretileno O revestimento de Teflon E I Du Pont de Nemours excelente para aplica es onde se quer evitar a deposi o de materiais lodosos Embora o Teflon seja inerte maioria dos produtos corrosivos o seu revestimento n o adequado para prote o da corros o da c psula por causa da dificuldade de se conseguir uma camada fina e n o porosa 4 2 3 Partes expostas ao ambiente O inv lucro do instrumento deve ser de um material que resista corros o ambiental e tamb m deve prover as necessidades estruturais O inv lucro sempre protegido pelo seu pr prio acabamento superf cies polidas resistem melhor corros o que as rugosas A tend ncia atual para materiais de caixa de instrumentos na dire o dos pl sticos O pl stico tem demonstrado um desempenho satisfat rio em v rios ambientes nocivos Muitos t cnicos ainda pensam erradamente que os inv lucros prova de explos o devam ser met licos tamb m muito comum a associa o das vantagens do metal com as do pl stico tem se uma caixa met lica excelente para fins estruturais revestida com produto pl stico adequado para resistir corr
34. sima camada de ouro A nova superf cie criada prove um potencial eletroqu mico suficiente para aumentar a dissocia o e adicionalmente oferece uma estrutura mais densa que dificulta a difus o do fon H Estatisticamente uma c psula de a o inoxid vel normal submetida press o de 20 kg cm2 em atmosfera de hidrog nio dura cerca de 1 a 5 semanas Quando nas mesmas condi es usa se uma c psula de a o inoxid vel revestida de ouro a dura o da c psula passa para v rios anos O revestimento de ouro representa a melhor solu o dispon vel para a aplica o de hidrog nio Porem sempre deve se ter bem claro tal revestimento n o por quest o de corros o mas apenas impedir ou diminuir grandemente a penetra o do hidrog nio no interior da c psula 5 3 servi o com cloro O cloro nas condi es ambientais de temperatura e press o um g s pesado de cheiro pungente verde amarelo patriota altamente t xico aos animais de sangue quente E um forte agente oxidante Para efeito de manipula o e corros o o cloro seco bem comportado Tipicamente o cloro seco armazenado em tanque de a o carbono Quando o cloro mido poucos materiais comerciais podem lhe resistir satisfatoriamente Em instrumenta o os materiais de interesse s o prata tungst nio t ntalo e Hastelloy C Haynes Stellite O instrumento para trabalho com cloro Classifica o e Especifica o dos Instrumentos
35. tores e fus veis e m xima indut ncia e capacit ncia reais e parasitas da carga e da fia o O sistema se baseia na coloca o de barreira de energia el trica entre o local seguro e o local perigoso Desse modo o sistema inclui equipamentos montados na rea perigosa e alguns equipamentos geralmente a barreira de energia montados na rea segura No sistema podem ser combinados instrumentos de fabricantes diferentes porem todos os equipamentos com aprova o devem ter certificados do mesmo laborat rio de teste Pelo pr prio principio o conceito de seguran a intr nseca s se aplica a sistema de instrumenta o de controle de processo e de comunica o que naturalmente podem operar com baixo n vel de energia Os instrumentos intrinsecamente seguros podem ser montados em Zona 2 Zona 1 e at Zona 0 Os instrumentos com classifica o de seguran a intr nseca devem ter marca o que os identifique como tais Na plaqueta de aprova o deve haver a recomenda o de que a seguran a pode ser perdida com a substitui o n o criteriosa de alguns componentes cr ticos 2 4 4 N o incenditivo e outros Um circuito n o incenditivo pode conter componentes que produzam fa sca em condi es normal porem a energia entregue Classifica o e Especifica o dos Instrumentos por tais componentes limitada a valores incapazes de provocar igni o na mistura perigosa especifica O circuito n o incenditivo s
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