Microsoft word a evolução do conceito de segurança intrinseca em areas classificadas

Evolução do conceito de segurança intrínseca em áreas classificadas.

Fabio Passos Martins & Júlio Arlindo Pinto Azevedo

Abstract— This article describes the evolution of the intrinsic safety concept used to protect electric equipments working in hazardous areas such as gases and combustible dusts. Among other types of protection, intrinsic safety offers one of the highest levels of security in such environments. This article aims to show its evolution by comparing the concepts of Entity Parameters, FISCO, High-Power Trunk, and DART, which provide a higher level of energy in hazardous areas enabling the use of multiple devices as a fieldbuses systems.

Index Terms— Evolution, intrinsic safety, explosive atmosphere, Entity Parameters, FISCO, High-Power, DART. Resumo—Este artigo descreve a evolução do conceito de segurança intrínseca utilizado para proteção de equipamentos elétricos em áreas com potencial risco de explosão como gases e poeiras combustíveis. Dentre outros tipos de proteção, a segurança intrínseca oferece um dos mais elevados índices de segurança em tais ambientes. O presente artigo tem como objetivo abordar sua evolução comparando os conceitos de Parâmetros de Entidade, FISCO, Tronco de Alta Potência e DART, que proporcionam um nível cada vez mais alto de energia em áreas classificadas possibilitando a utilização de vários equipamentos conectados em sistemas de redes industriais.

Palavras chave—Evolução, segurança intrínseca, atmosfera explosiva, parâmetros de entidade, FISCO, Tronco de alta potência, DART.

I.

INTRODUÇÃO

Após a II Guerra Mundial, houve uma grande expansão das indústrias petroquímicas com o uso de derivados de petróleo.

Com o grande avanço das plantas de extração, transformação, refino de substâncias químicas e minas subterrâneas, foram iniciados vários estudos sobre segurança nestas plantas.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de Telecomunicações, como parte dos requisitos para a obtenção do Certificado de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas Eletro-Eletrônicos, Automação e Controle industrial. Orientador: Prof. Júlio Arlindo Pinto Azevedo. Trabalho aprovado em 03/2014.

Estudos motivados pela ocorrência de diversos acidentes como explosões, que afetaram a imagem de algumas empresas, aumentaram a pressão de órgãos reguladores.

Baseados nestes estudos surgiram às primeiras teorias sobre áreas consideradas de risco.

O risco é uma combinação da ocorrência do evento perigoso (frequência ou probabilidade) e das consequências deste evento. Para reduzir o risco, devemos reduzir ou eliminar qualquer um destes fatores, aumentando desta forma a segurança. [1] Para reduzir a probabilidade ou a frequência de um risco adicionamos normalmente sistemas de proteção e instituímos procedimentos para reduzirmos as chances de falhas.

Nestas plantas identificaram-se áreas com presença de vários fatores de risco, como a concentração de poeiras, gases e vapores que foram consideradas como áreas potencialmente explosivas. A identificação destas áreas foram essenciais para a redução destes riscos.

Baseado nestas pesquisas surgiu o conceito chamado de segurança intrínseca, que consiste em limitar os valores da energia evitando a geração de faíscas e fontes de calor que poderiam servir de ignição para uma explosão, podendo causar uma grande catástrofe.

II. CLASSIFICAÇÃO DAS ÁREAS Segundo definições da ABNT NBR IEC 60079-14, área classificada é uma área na qual uma atmosfera de gás ou vapor explosivo ou pós-combustíveis estão presentes, ou na qual é provável sua ocorrência a ponto de exigir preocupações especiais para a construção, instalação, utilização e manutenção de equipamentos elétricos.

No Brasil a ABNT (Associação Brasileira de Normas técnicas) utiliza a coletânea de normas IEC (International Electrotechnical Commission) que trata da classificação de áreas.

Os estudos de classificação de áreas têm como objetivo principal servir de base para profissionais selecionarem

adequadamente e especificar os tipos de proteções necessárias para instalação de equipamentos. Sua finalidade básica é mapear e determinar as extensões e abrangências das áreas que podem conter misturas explosivas, podendo ser classificada classificadas por zonas, grupos, classe de temperatura e EPL. [10] A NBR IEC60079-10-11 define sua classificação baseada na frequência ou probabilidade estatística de ocorrência no tempo de duração de uma atmosfera explosiva de gás entre uma mistura com ar e substâncias inflamáveis na forma de névoa vapor ou gás como sendo: Zona 0 – Local onde uma ocorrência de mistura inflamáv inflamável e ou explosiva é continua.

Zona 1 – Local onde a ocorrência de mistura inflamável e ou explosiva é provável de acontecer em condições normais de operação do equipamento de processo.

Zona 2 – Local onde uma ocorrência de mistura de inflamável e ou explosiva iva é pouco provável de acontecer, e se acontecer é por curtos períodos e está associada à operação anormal do equipamento de processo.

A NBR IEC60079-10-22 define sua classificação baseada na probabilidade de ocorrência de atmosfera explosiva de poeira e pós-combustíveis combustíveis na forma de nuvem de poeira como sendo: Zona 20 – Um local na qual uma atmosfera explosiva, na forma de nuvem uvem de poeira combustível, está presente no ar continuamente, por longos períodos de tempo ou frequentemente.

Zona 21 – Um local na qual ual uma atmosfera explosiva, na forma de nuvem de poeira combustível no ar, é esperada de ocorrer eventualmente em condições normais de operação.

Zona 22 – Um local na qual uma atmosfera explosiva, na forma de nuvem de poeira ou combustível no ar, não é esperada perada de ocorrer em condição normal, mas se ocorrer permanece por um breve período de tempo.

Quanto à sua designação por substâncias, as poeiras condutivas, gases e fibras combustíveis seguem classificados por grupos, estes podem ser divididos em I (Minas), II (Gases) e III (Poeiras), conforme mostrado na Tabela I: Tabela I. Classificação dos grupos. [7]

A Tabela I mostra também uma classificação por subgrupos (IIA, IIB e IIC). Esta classificação class baseia-se no grau de periculosidade que os gases ou poeiras apresentam, como por exemplo, o grupo IIC que é o que possui menor energia de ignição. O risco de uma ignição por excesso de temperatura também é considerado quando se fala de segurança em áreas classificadas. Segundo a norma ABNT NBR IEC 60079 existe também uma classificação quanto q a temperatura de ignição, conforme mostrado na Tabela II. II A temperatura máxima de superfície dos equipamentos elétricos não deve exceder a temperatura ura mínima de ignição das substâncias substâ combustíveis.

Tabela II.. Temperatura de ignição. [7]

Fig.1 Exemplos de classificação de áreas. [7]

As classificações das áreas de risco visam agrupar as diversas áreas que possuem graus de riscos semelhantes, tornando possível a utilização de equipamentos elétricos projetados especialmente para cada área. Para atender as exigências da Norma Regulamentadora dora Nº10, toda e qualquer área que seja classificada deverá ser sinalizada em campo.

Estes métodos de classificação foram elaborados para se alcançar a segurança total de uma planta industrial. São requisitos mínimos exigidos para qualquer indústria que possua uma área classificada. Abaixo segue um exemplo de uma planta CAD3D com identificação plena seguindo as normas:

Tabela III. Classificação das substâncias. [2]

Fig.2 Modelo de identificação. [7]

III. SEGURANÇA INTRÍNSECA A origem do conceito de segurança intrínseca surgiu no inicio do século XIX na Inglaterra, quando uma explosão em uma mina de carvão provocou a morte de muitos trabalhadores.

A partir deste grave acidente, foi organizada uma um comissão para averiguar e investigar as possíveis causas. Após estudos, verificou-se se uma quantidade excessiva de gás no interior da mina. Com isto, foi analisada a possibilidade de alguma ignição ter sido provocada em seu interior, ocasionando a explosão.

Verificou-se então os procedimentos que os trabalhadores realizavam para o processo de retirada do carvão. A comunicação entre os mineiros era realizada com a ajuda de uma campainha, em que trabalhadores internos comunicavam com os trabalhadores externos. A campainha possuía uma fonte de energia composta por uma bateria de seis células Leclanche, com baixa tensão e corrente. Apesar de um circuito de baixa tensão, foi detectado que todo este processo para acionamento da campainha poderia gerar uma fagulha elétrica possibilitando uma ignição.

Um circuito ou parte dele é intrinsecamente seguro quando sob condições de ensaios prescritas na Norma NBR IEC 60079-11, 11, não é capaz de liberar energia elétrica (faísca) ou térmica suficiente para, em condições anormais (por exemplo, exempl curto circuito ou falha para terra), causar ignição de uma dada atmosfera.

Toda a mistura ou produto inflamável possui o chamado MIE (Minimun Ignition Energy), ), energia mínima de ignição, em função da concentração da mistura. Trabalhando com um valor abaixo do MIE do produto, será impossível provocar uma detonação.Ver Tabela III. Baseado na energia mínima de ignição, todo o circuito de segurança intrínseca sempre utiliza energia em níveis mais baixos que o limite mínimo para a explosividade dos gases representados. Isto traz uma grande vantagem, tornando possível a instalação até mesmo em Zona 0.

Os equipamentos intrinsecamente seguros seguem três padrões de categorias, podendo ser classificados em ia, ib, ic, conforme abaixo: Nível de proteção ia: Equipamento intrinsecamente seguro incapaz de provocar a ignição da atmosfera explosiva em operação normal e com a aplicação de até duas falhas contáveis, além das falhas não contáveis que conduzem à condição mais crítica (Utilização possível em Zonas 0, 1 e 2).

Nível de proteção ib : Equipamento intrinsecamente seguro incapaz de provocar a ignição da atmosfera a explosiva em operação normal e com a aplicação de uma falha contável, além das falhas não contáveis que conduzem à condição mais crítica. (Utilização possível em Zonas 1 e 2).

Nível de proteção ic: Equipamento intrinsecamente seguro incapaz de provocar rovocar a ignição da atmosfera explosiva em operação normal (Utilização possível em Zona 2).

A falha contável é aquela que está em conformidade com os requisitos (regras de construção da norma NBR IEC 6007960079 11) de construção básicos do tipo de proteção; e as falhas não contáveis são aquelas não em conformidade com essas regras.

O sistema de aterramento em uma rede de circuitos IS (Intrinsecamente Seguros)) apenas é permitido quando este for um requisito de segurança e operação.

De uma forma geral os circuitos rcuitos IS classificados por zonas 0/20 e 1/21 devem ser instalados de maneira isolada sem aterramento.

Caso seja necessário ser realizado o sistema de aterramento, este deve ser feito em um único ponto com equipotêncialização de todo o circuito através das conexões Exi de todos os dispositivos de campo e em áreas classificadas como zona 0/20 o ponto de conexão deve ser no interior ou na fronteira da área classificada.

O modelo de segurança intrínseca oferece um dos mais elevados índices de segurança em áreas classificadas como atmosfera explosiva, mas isto apenas não é o suficiente se a instalação, a manutenção, o projeto ou a inspeção técnica não for realizado por pessoas devidamente treinadas e certificadas.

IV. FOUNDATION FIELDBUS

V. PARÂMETROS DE ENTIDADE IS

A FF (Foundation Fieldbus) é uma arquitetura totalmente aberta para integrar a informação, seu objetivo é interconectar equipamentos de controle e automação industrial, distribuindo funções e fornecendo informações a todas as camadas do sistema. Esta tecnologia veio substituir o sistema 4-20mA, possibilitando a comunicação digital e bidirecional entre os equipamentos de uma forma mais eficiente.

A FF é a evolução técnica digital em instrumentação e controle de tecnologia vai muito além de um protocolo de comunicação digital ou uma rede local. Sua rede possui diagnósticos avançados de proteção contra falhas, redundâncias, manutenção a quente, processamento distribuído, configuração e supervisão de interfaces de comunicação e etc.

Uma das funções dos equipamentos de campo é executar a aplicação de controle e supervisão do usuário que foi distribuída pela rede. Essa é a grande diferença entre Foundation Fieldbus e outras tecnologias, que dependem de um controlador central para executar os algoritmos. [6] Sua camada física pode seguir dois padrões, o H1 e o HSE. O H1 possui taxa de transmissão de 31,25 kbits/s e é voltado basicamente para instrumentos de campo, mas também pode ser utilizados onde é necessária a segurança intrínseca.

O HSE possui taxa de transmissão de 100 Mbps e é utilizada para a comunicação entre PLCs, Gateways e PCs. Sua camada física foi baseada no padrão Ethernet (IEEE802.32000, ISSO/IEC8802.3-2000). A seguir segue na Tabela IV uma comparação entre os dois padrões da camada física.

O modelo de Entidade IS surgiu na década de 80 como uma solução para o conceito de segurança intrínseca e foi definido de acordo com a ABNT NBR IEC-60079-11, como sendo um método de validação para segurança em áreas intrinsecamente seguras. O conceito permite a interligação de instrumentos de campo intrinsecamente seguros com barreiras sem que os mesmos tenham sidos certificados em conjuntos.

Os critérios definidos para a interconexão no conceito entidade foram baseados em estudos de compatibilidade entre os instrumentos de campo intrinsecamente seguros e suas barreiras de segurança. Os valores de tensão, corrente e potência que os instrumentos de campo podem receber, devem ser maiores ou iguais a tensão, corrente e potência de saída da barreira de segurança. Não podendo ser desprezados também os valores de indutância e capacitância dos cabos.

Tabela IV. Resumo das características das camadas físicas. [9]

A Foundation anunciou a adoção do FISCO em 2001, quando este novo conceito foi adicionado nos parâmetros das especificações da camada física. Desde 1996, a camada física para sistemas Intrinsecamente Seguros usavam os parâmetros do modelo de Entidade incluído na Norma IEC 61158.

Este modelo assume a eletrônica passiva para determinar os parâmetros dos circuitos aceitáveis. Com o modelo FISCO desenvolvido pelo PTB (Physikalisch-TechnischeBundessanstalt) em acordo com os padrões CENELEC e IEC 61158-2, foi possível se aumentar o número máximo de equipamentos instalados em áreas classificadas por Zona 1. [4]

Uo ≤ Ui Io ≤ Ii Po ≤ Pi Co ≥ Ci + Cc Lo ≥ Li + Lc Os parâmetros de Entidade IS padronizados para Fieldbus recomendam, Uo= 24 V, I = 250 mA e P = 1.2 W para fontes de alimentação usadas para o grupo de gases IIC. [2] Atualmente o conceito de entidade é pouco utilizado devido algumas desvantagens como, fornecer energia somente para 3 instrumentos, requerer um esforço significativo na base de cálculo para validar sua segurança e também de possuir um alto custo em sua tecnologia.

Se os critérios da Entidade IS forem seguidos, podemos então dizer que a conexão pode ser implantada com total segurança, independentemente do modelo do equipamento ou até mesmo do fabricante.

Na década de 90 a tecnologia Fieldbus se tornou mais conhecida no setor de automação, e isto se traduziu em uma perfeita solução para sua implantação em áreas classificadas.

VI. FISCO O Conceito Fieldbus Intrinsecamente Seguro (FISCO), foi desenvolvido para fornecer uma maneira de suprir energia adicional para um segmento Fieldbus enquanto se mantém o nível de energia abaixo do que poderia causar uma explosão.[2] O conceito FISCO foi criado através de tentativas práticas de campo pelo centro de pesquisas PTB da Alemanha. Seu comprimento do cabo é limitado a 1000 metros para Grupo IIC e 1900 metros nos Grupos IIB, sendo, portanto idêntico a qualquer sistema Fieldbus e permitindo a conexão de

equipamentos intrinsecamente seguros a rede. A Fig.3 a seguir nos resume a arquitetura dos equipamentos FISCO, que foi definido no relatório da PTB como PTB W39 e ABNT IEC 60079-27.

O número máximo de dispositivos de campo intrinsecamente seguros em uma rede FISCO por derivação segundo a norma é de 32.

A rede também é composta por terminadores, que são compostos por um resistor de 90 Ohms e um capacitor de no máximo 2,2 µF. Seus terminadores tem a função de igualar a impedância da rede, um em cada extremidade, podendo também ser incorporados nos dispositivos de campos ou fontes de alimentação, desta forma eliminando o efeito de reflexão da rede.

A. Barreiras de segurança intrínseca

Fig.3 Arquitetura da rede típica FISCO.

O FISCO permite apenas uma fonte de alimentação por seguimento Fieldbus e pela primeira vez foi imposta uma norma para instrumentos e cabos em relação a sua capacitância e indutância. Sua categoria para proteção foi dividida em 3 classes, ia, ib e ic que é determinada pelo menor nível de proteção dos dispositivos de campos interligados ao circuito da rede.

Todo e qualquer equipamento que for conectado a uma rede FISCO, deve obrigatoriamente respeitar as limitações impostas pela norma. As grandes vantagens do FISCO são: A possibilidade da interconexão de mais equipamentos em relação à Entidade IS (ver Tabela V Tipo de suprimento de energia), aumento da disponibilidade de energia além da facilidade para a validação de sua proteção contra explosão.

As barreiras são fontes e condicionadores de energia que limitam a tensão e a corrente da alimentação do circuito IS, para evitar que haja uma fagulha ou centelha elétrica nos dispositivos instalados em campo.

A barreira de segurança intrínseca FISCO é instalada em área segura e o cabo de conexão é que vai até a área classificada. Sua fonte de alimentação deverá ser posicionada a menos de 60 metros da extremidade do cabo tronco. A Norma IEC60079-27 especifica que apenas um condicionador de energia pode ser instalado em cada seguimento, mas com a evolução da tecnologia Fieldbus surgiu o conceito chamado de barreira de segurança redundante.

Para obter a redundância para um segmento FISCO deve-se assegurar que apenas uma fonte de tensão esteja em funcionamento. As fontes são gerenciadas por módulos de arbitragem, que por sua vez monitoram o nível de saída de tensão de cada uma delas.

Assim que houver uma queda de tensão ou falha, a troca é iniciada e por um curto período a rede Fieldbus perde a alimentação. Como regra é utilizada um fator de 100ms como tempo máximo para se evitar falhas, porém a transferência de redundância tem influência significativa na comunicação da rede, podendo haver perda de comunicação.

Tabela V. Tipo de suprimentos de energia. [2]

Fig.4 Barreira redundante FISCO.

Ao compararmos as barreiras redundantes com a barreira fonte de tensão única, devemos levar em conta que a barreira redundante precisarå de um espaço ainda maior no gabinete, jå que serå necessåria a instalação de módulos eletrônicos de arbitragem. A barreira de segurança redundante FISCO elimina o risco de falha quanto à quebra de um único componente da rede eletrônica, tornando a rede ainda mais confiåvel. Seu nível de energia Ê determinado pelo subgrupo das sustâncias explosivas indicados nos estudo de caso da årea classificada. Outra grande vantagem da rede FISCO Ê que o usuårio pode escolher usar outro cabo com diâmetro maior, assim as limitaçþes como resistência e indutância e capacitância podem ser compensadas com distâncias maiores de cabo. Isto pode ser comprovado por cålculos, utilizando a Lei de Ohm. [2] A fig.5 Ê um exemplo do cålculo da queda de tensão FISCO para a classificação de årea IIB.

Podemos calcular os 3 casos atravÊs dos valores específicos da queda de tensão e as resistências dos cabos utilizados. Nos casos 1 e 2 os cålculos são realizados utilizando apenas sete instrumentos de campo e no caso 3 foi calculado utilizando o número måximo de instrumentos seguindo as características da rede FISCO em åreas de classificação IIB com 16 instrumentos de campo a uma corrente måxima de 240 mA. Os cålculos citados acima podem ter e representar uma importância significativa para a instalação, jå que muitas vezes não Ê possível encontrar um cabo padrão Fieldbus e atÊ mesmo movido pela economia nos custos da instalação são utilizados cabos com resistências menores. Assim podemos calcular a distância måxima, igualando a resistência e capacitância do cabo utilizado sem diminuir o grau de segurança da instalação.

VII -

TRONCO DE ALTA POTĂŠNICA.

Com o conceito chamado HPTC (High-Power Trunk Concept) tronco de alta potência, o condicionador de energia Fieldbus pode alimentar o segmento em alta tensão e alta corrente na årea segura, tornando possível instalar uma rede Fieldbus com o måximo do comprimento de seu cabo 1,900 m. O sistema tronco de alta potência foi o grande responsåvel por sua maior aceitação no setor de automação.

Fig.5 Queda de tensĂŁo. [2]

Para realizarmos os cĂĄlculos, primeiramente serĂĄ necessĂĄrio estarmos de posse do projeto para que possamos saber qual a quantidade mĂĄxima de dispositivos de campo envolvidos no segmento. AtravĂŠs da queda de tensĂŁo realizamos o cĂĄlculo da resistĂŞncia do Trunk:

R =

∑ (1) ApĂłs determinarmos a resistĂŞncia do Trunk podemos calcular a distância mĂĄxima do segmento:

D â =

(2)

Fig.6 Tronco de alta potĂŞncia. [3]

A energia ĂŠ distribuĂ­da dentro da ĂĄrea classificada atravĂŠs de interfaces limitadoras em toda sua rede atĂŠ o destino final.

Comparado ao outros mÊtodos de instalação intrinsecamente seguros o conceito apresenta um projeto mais simples com um custo menor. As fontes de alimentação podem ter configuraçþes redundantes e serem ligadas em paralelo, possibilitando uma maior confiabilidade, jå que por sua vez quando uma fonte falhar, outra assume a função imediatamente sem interrupção, alÊm de aumentar a vida útil da fonte de energia. O tronco de alta potência mistura as combinaçþes dos dispositivos FISCO e ENTIDADE em um único segmento.

VIII - TECNOLOGIA DART A tecnologia DART (Reconhecimento e Extinção de Arco Voltaico) possui um fator de segurança através de uma proposta inovadora. O DART monitora o comportamento elétrico do circuito, reconhecendo o momento exato quando é gerada uma faísca na rede.

DART foi certificado de acordo com os padrões da Norma NBR IEC 60079-11, sua validação e seu projeto são simples e não precisa de cálculo. [10] A energia que é transmitida no período de chaveamento é reduzida para um valor abaixo do valor mínimo do gás utilizado, alem de permitir um considerável aumento da energia que pode ser manipulada no circuito. As fontes de tensão DART e os protetores de segmento DART sempre trabalham juntos fornecendo grande proteção para o tronco de alta potência. Sempre que ocorre uma faísca no circuito há um aumento de tensão, ocasionando um aumento natural de temperatura possibilitando uma fonte de ignição seja ela gerada por uma centelha ou por superaquecimento. A fig.7 mostra o comportamento típico de uma faísca e indica as mudanças características da corrente na fase critica com potencial de faísca.

Após este momento, na fig. 2 pode-se notar quando o sensor detecta a mudança de corrente e interrompe a energia, a fim de cessá-la.

Esta tecnologia também é responsável por conseguir obter os maiores valores de tensão possíveis na rede e é baseado em um cabo tronco de até 1,000 m com comprimento de spurs de 120 m.

Esta tecnologia apresenta todas as características do conceito tronco de alta potencia, FISCO e Entidade IS juntas.

Dentre suas principais vantagens, a tecnologia DART pode conectar até 24 instrumentos de campo por segmento, possui fonte de tensão redundante, conexão com dispositivo FISCO, Entidade e diagnóstico avançado contínuo da camada física.

Após o conceito da tecnologia DART surgiu um novo conceito baseado na mesma análise de detecção de falhas, trazendo outra grande vantagem, o aumento da potência de consumo do circuito, uma evolução do conceito DART. Este conceito ainda está sendo estudado e pesquisado para a realização de uma norma técnica.

Em 2011 foi proposta pelo Comitê Técnico de Normalização da Alemanha sob a coordenação do PTB a elaboração de uma nova Norma Técnica, a IEC TS60079-39 (Intrinsically Safe Systems with electronically controlled spark duration limitation) Power-i. Este conceito foi baseado na evolução da tecnologia DART.

IX –

Fig.7 Comportamento típico da faísca.[3]

A tecnologia DART reconhece as mudanças características do circuito e interrompe a energia de forma segura nos primeiros instantes. Sua proteção é acionada durante a fase inicial e seu circuito eletrônico realiza um chaveamento simples, desligando sua fonte de tensão durante um período de 5 a 10ms sem interromper a comunicação e extinguindo a possibilidade de causar uma ignição.

Fig.8 Faísca extinta DART.[3]

CONCEITO POWER-I

O conceito POWER-I (sistemas intrinsecamente seguros com duração da centelha eletronicamente controlada) baseia-se na formalização de uma nova norma técnica sobre atmosferas explosivas a IEC 60079-39, com o objetivo de proporcionar mais energia elétrica com os mesmos níveis de proteção exigidas para atmosferas explosivas.

Esta norma é aplicável para equipamentos com fontes de alimentação variando entre 20 a 30Vcc para áreas do Grupo IIC, para Grupo IIA e IIB com fontes de alimentação entre 20 a 40Vcc. Mesmo este conceito sendo a tecnologia mais nova e segura encontrada para áreas de atmosfera explosiva, a instalação não dispensa o uso de outras proteções EX como invólucros, encapsulamento, etc.

Comparando o sistema POWER-I com os outros sistemas intrínsecos baseados na Norma IEC 60079-11, o sistema POWER-I pode ser instalado com consumo de potência de até 50 W enquanto nos outros conceitos pode ser instalados com carga de somente 2 W. Diferentemente do sistema DART que utiliza sua proteção baseada em um chaveamento rápido para desligar sua fonte de alimentação, o sistema POWER-I reage dinamicamente à alteração do valor da corrente quando um nível crítico de variação é detectado, seu circuito eletrônico de chaveamento possui dois tempos de comutação que atuam na ordem de microssegundos aumentando assim sua confiabilidade.

Fig.9 Diagrama básico de blocos de uma fonte POWER I.

Outra grande vantagem deste novo conceito é a possibilidade de instalações em outras redes mais complexas como a rede Fieldbus.

O conceito FISCO foi elaborado através de teste realizados em tentativas práticas em campo, tornando-se o conceito mais seguro para áreas classificadas.

A Foundation Fieldbus já era um dos protocolos de comunicação mais confiáveis e seguros para a época e esta união trouxe grandes benefícios para o crescimento da tecnologia. Através do conceito FISCO foi possível conseguir um maior nível de energia para as áreas classificadas, isto aumentou número máximo de instrumentos de campo por derivação e também houve uma queda nos custos de instalação.

Como uma evolução natural da rede FISCO surgiu o chamado conceito tronco de alta potência, que realiza a união dos conceitos Entidade IS e Fisco. Sua principal característica é conseguir utilizar um nível de energia mais alto na rede, fora da área classificada, conseguindo assim poder utilizar toda a capacidade do meio físico. Suas fontes podem ser redundantes e serem instaladas em paralelo.

Tecnologia DART é a mais nova solução encontrada pelo PTB, nela se encontra a união de todos os conceitos estudados.

Sua característica diferencial é o diagnóstico contínuo da camada física possibilitando uma análise do sistema elétrico, identificando e cessando uma faísca antes que ela se torne uma fonte de ignição.

Fig.11 Evolução dos conceitos.[3] Fig.10 Exemplo de um sistema POWER-I com arquitetura em rede Fieldbus.

X. COMPARANDO OS CONCEITOS Com a evolução da tecnologia na área de segurança intrínseca hoje temos um dos mais elevados índices de confiabilidade e segurança no setor. Este é um fruto de muitas pesquisas, testes, falhas e muitas histórias. Chegou-se então a conclusão de um modelo padrão a ser seguido. Desde seu surgimento o modelo conhecido como Entidade IS em 1980, a segurança intrínseca segue uma evolução brusca em crescente ascensão.

O conceito Entidade se baseou na instalação de barreiras de proteção, para assegurar a quantidade mínima de energia a ser entregue aos dispositivos de campo localizados em áreas classificadas. Isto tornou o modelo mais seguro, porém com um custo muito alto para a época.

Cerca de 10 anos após do surgimento do conceito Entidade IS o centro de pesquisas PTB criou o chamado FISCO, Conceito Fieldbus Intrinsecamente Seguro. Este conceito reuniu duas tecnologias distintas, a rede Foundation Filedbus e o conceito de segurança intrínseca.

Ao compararmos os conceitos Entidade, FISCO, tronco de alta potência e DART (ver Tabela VI), podemos entender melhor a evolução da tecnológica da segurança intrínseca.

Cada conceito possui suas características e até hoje são conceitos usuais no mercado. Sua instalação depende de um rigoroso critério de estudo e também de pessoas altamente qualificadas.

Tabela VI. Comparação entre as características dos conceitos. [3]

XI – CONCLUSÕES A escolha por qual conceito a ser utilizado depende da planta industrial e das condições de processos. Há uma grande variedade, desde pequenos processos a processos mais complexos como refinarias de petróleo. Em processos de pequeno porte, simples, é usualmente utilizado o conceito Entidade que também pode ser economicamente mais viável a instalação.

Em processos mais complexos de grande porte são utilizados outros conceitos como FISCO, Tronco de alta Potência e DART. Este é um estudo, como foi visto anteriormente, muito criterioso e todos estes conceitos citados precisam ser certificados e possuem alto grau de confiabilidade.

A classificação de uma planta primeiramente exige que se tenha uma equipe especializada contendo engenheiros de segurança, engenheiro elétrico, engenheiro de produção, técnicos de manutenção sem se esquecer de todos os colaboradores do processo que também possam estar envolvidos, pois a experiência aliada à comunicação é de extrema importância para o sucesso do estudo.

A escolha do conceito utilizado é uma característica própria de cada instalação cabendo a equipe responsável.

Nos dias atuais, um assunto muito discutido é a formação de pessoas especializadas para trabalhar tanto em áreas de segurança intrínseca como na instalação ou na manutenção da rede. Este é um sério problema que pode ser resolvido através da especialização e treinamento, já que pode acarretar o chamado efeito cascata.

As empresas de projeto e fabricação destes equipamentos são rigorosamente auditadas a cada novo equipamento fabricado e esta certificação induz um custo maior ao equipamento, mas que é facilmente justificado, pois o produto já certificado recebe a conformidade internacional aumentando sua confiabilidade.

Mas mesmo que o dispositivo receba a sua conformidade não quer dizer que a instalação estará segura, já que sua instalação requer cuidados. Caso a instalação não seja realizada por pessoas treinadas e especializadas o resultado pode ser desastroso, anulando o grau de segurança dado pela conformidade do dispositivo.

Assim finalmente chegando ao efeito cascata, onde o corre um erro na última etapa do processo derrubando todo o sistema de segurança desenvolvido na engenharia.

REFERÊNCIAS [1] Pascon, P. E. Segurança intrínseca, (on line). Disponível na internet. URL: http://www.processos.eng.br/Portugues/PDFs/seguranca_i ntrinseca.pdf , 2013

[2] VERHAPPEN, Ian, PEREIRA, Augusto. Foundation Fieldbus. 4. ed. ISA,2013.

[3] BECK, Armin, HENNECKE, Andreas. Fieldbus intrinsecamente seguro para áreas classificadas (on line). Disponível na internet. URL: http://files.pepperlfuchs.com/selector_files/navi/productIn fo/doct/tdoct1548a_por.pdf, 2013.

[4] CASSIOLATO, César. FISCO: Fieldbus Intrinsically Safe Concept, (on line). Disponível na internet. URL: http://www.smar.com/newsletter/marketing/index34.html, 2013.

[5] OLIVEIRA, L. L. A. Fundamentos e principios de segurança intrinseca (on line). Disponivel na internet.

URL: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAwQkAH/instr umentacao-fundamentos-principios-seguranca-senai-es, 2013.

[6] MARTINS, Paulo. Desmistificando as atmosferas explosivas (on line). Disponível na internet. URL: http://www.maex.com.br/?p=2677, 2013.

[7] Site da internet: Subcomitê SC-31 - COBEI, disponível na internet. URL: http://cobei-sc-31-atmosferasexplosivas.blogspot.com.br/, 2013 [8] SUZUKI, Hélio Kanji. OLIVEIRA, Roberto Gomes.

Instruções gerais para instalações em atmosfera explosivas.

Disponível na internet.

URL: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAXFMAK/atm osferas-explosivas, 2013.

[9] SMAR. Manual dos procedimentos de instalação, operação e manutenção, Foundation Fieldbus.

Disponível na internet. URL: HTTP://www.smar.com/pdfs/manuals/geral-ffmp.pdf, 2013.

[10] Site da internet. Aplicando o DART Fieldbus, disponível na internet. URL : http://www.pepperl+fuchs.com.br/brazil/ pr/16608.htm, 2013.