Como é que os bucins mantêm a pressurização crítica em sistemas à prova de explosão Ex p?

Uma vedação inadequada em sistemas pressurizados Ex p conduz a uma perda de pressão catastrófica, à entrada de atmosfera explosiva, à falha do equipamento e a potenciais explosões que podem destruir instalações, causar mortes e resultar em milhões em danos, tornando a seleção e instalação adequadas dos bucins absolutamente críticas para manter a pressão positiva que impede a entrada de gases perigosos em invólucros eléctricos em ambientes explosivos.

Prensa-cabos em Ex p¹ devem proporcionar uma vedação estanque ao gás para manter uma pressão interna positiva acima dos níveis atmosféricos, evitando a entrada de gases explosivos através de concepções certificadas que cumpram IEC 60079-2² e Normas ATEX³utilizando compostos de vedação especializados, sistemas de barreiras múltiplas e integração de monitorização da pressão para garantir uma proteção contínua em Zonas perigosas Zona 1 e Zona 2⁴.

Tendo projetado sistemas de pressurização para plataformas petrolíferas offshore e instalações de processamento químico em todo o mundo, vi em primeira mão como a vedação adequada dos bucins é crítica para a integridade do sistema Ex p. Permita-me partilhar os conhecimentos essenciais que garantem que os seus invólucros pressurizados mantêm a proteção que salva vidas em atmosferas explosivas.

Índice

• O que são sistemas pressurizados Ex p e porque é que necessitam de bucins especiais?
• Como é que os bucins mantêm a vedação estanque ao gás em armários pressurizados?
• Quais são as normas e certificações que os prensa-cabos Ex p devem cumprir?
• Como selecionar e instalar bucins para aplicações Ex p?
• Que procedimentos de manutenção e teste garantem a fiabilidade a longo prazo?
• Perguntas frequentes sobre os prensa-cabos Ex p

O que são sistemas pressurizados Ex p e porque é que necessitam de bucins especiais?

Os sistemas pressurizados Ex p mantêm uma pressão interna positiva nos invólucros eléctricos para evitar a entrada de gás explosivo, exigindo bucins especializados que proporcionem uma vedação estanque ao gás sem comprometer a barreira de pressão, utilizando tecnologias de vedação avançadas, materiais certificados e monitorização de pressão integrada para garantir uma proteção contínua em áreas perigosas onde os métodos de proteção convencionais são insuficientes ou impraticáveis.

A compreensão dos princípios Ex p é fundamental para a seleção adequada de bucins e conceção de sistemas.

Princípio de proteção Ex p

Manutenção de pressão positiva: Os sistemas Ex p mantêm a pressão interna normalmente 25-500 Pa acima da pressão atmosférica para evitar a entrada de gases explosivos.

Fluxo contínuo de ar/gás inerte: O ar fresco ou gás inerte flui continuamente através do compartimento, diluindo qualquer gás que possa entrar e mantendo a pressão positiva.

Controlo da pressão: Sistemas de monitorização sofisticados detectam a perda de pressão e activam alarmes ou procedimentos de encerramento para manter a segurança.

Compatibilidade de classificação de zonas: A proteção Ex p permite que o equipamento elétrico normal funcione em segurança em áreas perigosas da Zona 1 e da Zona 2.

Requisitos críticos de vedação

Integridade à prova de gás: Os bucins devem impedir qualquer fuga de gás que possa comprometer a pressão interna ou permitir a entrada de uma atmosfera explosiva.

Resistência do diferencial de pressão: Os sistemas de vedação devem suportar diferenciais de pressão contínuos sem degradação ou falha.

Estabilidade de temperatura: Os materiais de vedação devem manter a sua integridade em todas as gamas de temperaturas de funcionamento e sob pressão.

Compatibilidade química: Resistência a produtos químicos de processo e a agentes de limpeza que possam degradar o desempenho da vedação.

Desafios da integração de sistemas

Entradas múltiplas de cabos: Os armários de grandes dimensões requerem inúmeras entradas de cabos, cada uma representando um potencial caminho de fuga que deve ser perfeitamente vedado.

Movimento por cabo: A expansão térmica, a vibração e a tensão mecânica podem afetar a integridade da vedação do bucim ao longo do tempo.

Acesso para manutenção: Os sistemas de vedação devem permitir actividades de manutenção sem comprometer a integridade da pressão a longo prazo.

Desativação de emergência: Integração com sistemas de emergência que podem exigir mudanças rápidas de pressão ou isolamento do sistema.

Áreas de aplicação que requerem proteção Ex p

Plataformas petrolíferas offshore: Equipamento de perfuração e produção em ambientes marinhos com vapores de hidrocarbonetos.

Processamento químico: Salas de controlo de reactores e casas de análise em instalações que manuseiam produtos químicos inflamáveis.

Refinarias: Controlar edifícios e salas eléctricas em áreas com potenciais libertações de hidrocarbonetos.

Fabrico de produtos farmacêuticos: Salas limpas e sistemas de controlo que manipulam solventes e compostos inflamáveis.

Operações mineiras: Equipamento elétrico em zonas com risco de metano ou poeiras de carvão.

Consequências da falha de vedação

David, um gestor de projeto numa plataforma petrolífera do Mar do Norte em Aberdeen, Escócia, enfrentou problemas críticos de perda de pressão no sistema Ex p da sala de controlo principal. Várias falhas nos prensa-cabos estavam a provocar quedas de pressão que desencadeavam paragens de emergência, custando $50.000 por hora em perda de produção. Fornecemos bucins especializados com certificação Ex p e vedação de barreira dupla que eliminaram todas as fugas de pressão e mantiveram uma integridade perfeita ao longo de dois anos de condições marítimas adversas. 😊

Como é que os bucins mantêm a vedação estanque ao gás em armários pressurizados?

Os bucins mantêm a vedação estanque ao gás em sistemas Ex p através de barreiras de vedação em várias fases, incluindo vedações primárias de elastómero, vedações secundárias de reserva e sistemas de injeção de compostos de vedação, combinados com superfícies maquinadas com precisão, taxas de compressão controladas e materiais especializados que resistem a ciclos de pressão e à exposição química, proporcionando taxas de fuga mensuráveis inferiores a 0,1 mbar-l/s para garantir a integridade da pressurização contínua.

A tecnologia avançada de vedação é essencial para o funcionamento fiável do sistema Ex p.

Sistemas de vedação multi-barreira

Fase de selagem primária: Os vedantes de elastómero de alto desempenho fornecem a barreira de pressão principal com compressão controlada e contacto com a superfície.

Vedantes de apoio secundários: Os elementos de vedação de reserva independentes são activados se os vedantes primários se degradarem, assegurando uma proteção contínua.

Compostos de vedação terciários: Os compostos de vedação injectáveis preenchem as lacunas microscópicas e proporcionam uma proteção adicional contra fugas.

Sistemas de compressão mecânica: Os mecanismos de compressão controlados com precisão garantem uma força de vedação óptima sem sobrecarregar os componentes.

Materiais de vedação avançados

Elastómeros EPDM: Excelente resistência química e estabilidade de temperatura para um desempenho de vedação a longo prazo.

Vedantes de fluorocarbono: Compatibilidade química superior e baixa permeabilidade para aplicações críticas.

Compostos de silicone: Materiais de vedação flexíveis que mantêm as propriedades em amplas gamas de temperatura.

Selantes especializados: Compostos formulados à medida, concebidos para ambientes químicos e condições de pressão específicos.

Caraterísticas de conceção resistentes à pressão

Construção reforçada: Os materiais resistentes e os métodos de construção resistem às tensões e deformações induzidas pela pressão.

Design de pressão equilibrada: Caraterísticas de conceção interna que minimizam a tensão induzida pela pressão nos componentes de vedação.

Compensação de expansão: Elementos de conceção que acomodam a expansão térmica sem comprometer a integridade da vedação.

Distribuição de tensões: A geometria optimizada distribui a tensão mecânica para evitar pontos de falha do vedante.

Integração da deteção de fugas

Portas de controlo da pressão: Os pontos de monitorização integrados permitem a medição contínua da pressão e a deteção de fugas.

Injeção de gás de ensaio: Capacidade para efetuar ensaios de estanquidade com hélio e verificação periódica da integridade dos vedantes.

Medição de caudal: Integração com sistemas de medição de caudal para detetar tendências de degradação dos vedantes.

Integração do alarme: Ligação a sistemas de segurança para notificação imediata de falhas de vedação.

Instalação e colocação em funcionamento

Preparação da superfície: Requisitos críticos de preparação da superfície para garantir um contacto de vedação ótimo.

Especificações de binário: Requisitos de binário precisos para obter uma compressão adequada do vedante sem danos.

Procedimentos de ensaio de fugas: Teste exaustivo de fugas utilizando espetrometria de massa com hélio⁵ ou métodos de decaimento da pressão.

Requisitos de documentação: Registos pormenorizados dos parâmetros de instalação e dos resultados dos testes para conformidade regulamentar.

Monitorização do desempenho

Monitorização contínua da pressão: Monitorização em tempo real da pressão do compartimento para detetar a degradação do vedante.

Testes periódicos de fugas: Testes de estanquidade programados para verificar o desempenho contínuo da vedação.

Avaliação do estado dos selos: Inspeção regular do estado dos vedantes e programação da sua substituição.

Tendências de desempenho: Acompanhamento a longo prazo do desempenho da vedação para otimizar os intervalos de manutenção.

Desafios comuns de vedação

Ciclo de temperatura: As alterações repetidas de temperatura exercem pressão sobre os materiais de vedação e podem causar falhas prematuras.

Exposição química: Os produtos químicos de processo e os agentes de limpeza podem degradar os materiais de vedação ao longo do tempo.

Tensões mecânicas: A vibração e o movimento do cabo criam uma tensão dinâmica que afecta a longevidade do vedante.

Efeitos do envelhecimento: A exposição prolongada à pressão e às condições ambientais degrada gradualmente o desempenho da vedação.

Quais são as normas e certificações que os prensa-cabos Ex p devem cumprir?

Os bucins Ex p têm de cumprir as normas internacionais IEC 60079-2 para invólucros pressurizados, a Diretiva ATEX 2014/34/UE para os mercados europeus, o Artigo 500 da NEC para aplicações na América do Norte e normas adicionais, incluindo proteção ambiental IP65/66, requisitos de classificação de temperatura e certificação por terceiros de organismos reconhecidos como BASEEFA, CSA ou UL para garantir a segurança e a conformidade regulamentar em instalações em áreas perigosas.

A conformidade com várias normas é obrigatória para aplicações Ex p.

Quadro de normas internacionais

IEC 60079-2 Caixas pressurizadas: Norma internacional principal que define os requisitos para a conceção, ensaio e instalação de equipamento Ex p.

IEC 60079-0 Requisitos gerais: Requisitos fundamentais para todos os equipamentos à prova de explosão, incluindo marcação, documentação e garantia de qualidade.

IEC 60079-14 Instalação: Requisitos de instalação para equipamento elétrico em áreas perigosas, incluindo especificações de prensa-cabos.

ISO 80079-36 Equipamento não elétrico: Requisitos aplicáveis aos componentes não eléctricos dos sistemas Ex p, incluindo os componentes mecânicos.

Requisitos de certificação regional

Diretiva ATEX (Europa): Diretiva europeia que exige a marcação CE e a certificação do organismo notificado para equipamentos em áreas perigosas.

NEC/CEC (América do Norte): Requisitos do Código Elétrico Nacional e do Código Elétrico Canadiano para instalações em locais perigosos.

Esquema IECEx: Sistema de certificação internacional que permite a aceitação global de equipamento à prova de explosão.

Aprovações locais: São necessárias aprovações específicas por país para muitos mercados internacionais, incluindo o Brasil, a Rússia e a China.

Requisitos de teste de desempenho

Ensaio de pressão: Verificação do desempenho da vedação sob diferenciais de pressão e condições de ciclo especificados.

Ensaio de temperatura: Verificação do desempenho nas gamas de temperaturas nominais, incluindo efeitos de ciclos térmicos.

Compatibilidade química: Testes com produtos químicos e agentes de limpeza relevantes para verificar a compatibilidade a longo prazo.

Ensaios mecânicos: Testes de vibração e de esforço mecânico para simular as condições de instalação no mundo real.

Documentação e marcação

Certificado de Conformidade: Documentos oficiais de certificação de laboratórios de ensaio e organismos de certificação reconhecidos.

Documentação técnica: Ficheiros técnicos pormenorizados, incluindo relatórios de ensaios, desenhos e instruções de instalação.

Marcação do produto: Requisitos específicos de marcação, incluindo marcação Ex, classe de temperatura e identificação do organismo de certificação.

Instruções de instalação: Instruções completas de instalação e manutenção para uma integração correta do sistema.

Requisitos de garantia de qualidade

Gestão da Qualidade ISO 9001: Certificação do sistema de gestão da qualidade que garante a coerência dos processos de fabrico.

Controlo da produção: Inspecções contínuas à fábrica e testes de produtos para manter a validade da certificação.

Controlo de alterações: Procedimentos formais para gerir as alterações de produtos que possam afetar o estatuto de certificação.

Sistemas de rastreabilidade: Rastreabilidade completa dos materiais e dos processos de fabrico para o controlo da qualidade.

Reconhecimento do organismo de certificação

BASEEFA (REINO UNIDO): Organismo de certificação britânico com reconhecimento mundial para equipamento à prova de explosão.

CSA (Canadá): Associação Canadiana de Normalização que proporciona acesso ao mercado norte-americano.

UL (EUA): Certificação Underwriters Laboratories para conformidade com o mercado dos EUA.

TÜV (Alemanha): Associação alemã de inspeção técnica que fornece certificações europeias e mundiais.

DEKRA (Países Baixos): Organismo internacional de certificação especializado em segurança e proteção ambiental.

Requisitos de conformidade em curso

Manutenção do certificado: Auditorias e ensaios de controlo regulares para manter a validade da certificação.

Actualizações standard: Conformidade com as normas e regulamentos actualizados à medida que são revistos.

Fiscalização do mercado: Resposta às actividades de fiscalização do mercado e aos inquéritos regulamentares.

Comunicação de incidentes: Comunicação obrigatória de quaisquer incidentes de segurança ou defeitos de produtos aos organismos de certificação.

Como selecionar e instalar bucins para aplicações Ex p?

A seleção e a instalação de bucins Ex p requerem uma análise exaustiva da classificação da área de risco, uma avaliação da compatibilidade do tipo de cabo, uma avaliação das condições ambientais e a integração com a conceção do sistema de pressurização, seguidas de formação certificada do instalador, procedimentos de instalação precisos, incluindo a preparação da superfície e especificações de binário, testes de estanquidade exaustivos e documentação detalhada para garantir a conformidade regulamentar e o desempenho de segurança a longo prazo.

A seleção e a instalação adequadas são fundamentais para a segurança do sistema e a conformidade regulamentar.

Avaliação da área de risco

Classificação das zonas: Determinar a classificação da zona específica (Zona 1 ou Zona 2) e o nível de proteção do equipamento necessário.

Classificação do grupo de gás: Identificar gases perigosos específicos e a sua classificação (IIA, IIB ou IIC) para uma seleção adequada do equipamento.

Classificação da temperatura: Determinar os requisitos de temperatura máxima da superfície com base nas temperaturas de ignição do gás.

Condições ambientais: Avaliar as gamas de temperatura, a exposição a produtos químicos e as condições de tensão mecânica.

Critérios de seleção de bucins

Classificação de pressão: Selecionar os bucins classificados para a pressão de funcionamento do sistema mais as margens de segurança adequadas.

Compatibilidade de cabos: Assegurar a compatibilidade com tipos de cabos, tamanhos e materiais de revestimento específicos.

Seleção de materiais: Selecionar materiais adequados à compatibilidade química e às condições ambientais.

Requisitos de certificação: Verificar todas as certificações e aprovações necessárias para a aplicação e o mercado específicos.

Planeamento e preparação da instalação

Integração de sistemas: Coordenar a instalação dos bucins com a conceção global do sistema Ex p e do equipamento de pressurização.

Sequência de instalação: Planear a sequência de instalação para minimizar o tempo de paragem do sistema e manter a segurança durante a construção.

Requisitos de ferramentas e equipamento: Especificar as ferramentas, o equipamento de ensaio e o equipamento de segurança necessários para a instalação.

Qualificação do pessoal: Assegurar que o pessoal de instalação tem formação e certificações adequadas para trabalhos em áreas perigosas.

Procedimentos de instalação

Preparação da superfície: Limpeza e preparação críticas das superfícies de vedação para garantir um desempenho ótimo.

Inspeção de componentes: Inspeção minuciosa de todos os componentes do bucim antes da instalação para verificar o estado e a compatibilidade.

Sequência de montagem: Siga a sequência de montagem especificada pelo fabricante para garantir a vedação e o desempenho corretos.

Aplicação de binário: Aplique os valores de binário especificados utilizando equipamento calibrado para obter uma compressão adequada do vedante.

Testes e colocação em funcionamento

Teste inicial de fugas: Ensaio exaustivo de fugas utilizando espetrometria de massa de hélio ou métodos de decaimento da pressão.

Ensaio de pressão: Ensaio de pressão do sistema para verificar a integridade e o desempenho globais.

Testes funcionais: Ensaios de integração com o sistema de pressurização e o equipamento de monitorização.

Conclusão da documentação: Preencher toda a documentação necessária, incluindo certificados de ensaio e registos de instalação.

Medidas de controlo da qualidade

Listas de controlo de instalação: Listas de controlo sistemáticas que garantem o cumprimento de todos os requisitos de instalação.

Inspeção independente: Inspeção e verificação por terceiros de instalações críticas.

Documentação de teste: Documentação exaustiva de todas as actividades e resultados dos testes.

Procedimentos de ação corretiva: Procedimentos estabelecidos para resolver quaisquer deficiências detectadas durante os testes.

Erros comuns de instalação

Preparação inadequada da superfície: Uma má preparação da superfície compromete o desempenho da vedação e a integridade do sistema.

Aplicação incorrecta do binário: Um binário de aperto incorreto pode danificar os componentes de vedação ou criar caminhos de fuga.

Contaminação de componentes: A contaminação durante a instalação cria caminhos de fuga e reduz a fiabilidade.

Testes incompletos: Os testes inadequados não permitem identificar os problemas antes da entrada em funcionamento do sistema.

Hassan, que gere uma instalação petroquímica em Jubail, na Arábia Saudita, precisava de atualizar o sistema Ex p da sua casa de análise com novos bucins que pudessem suportar as temperaturas extremas do deserto e os químicos corrosivos do processo. Os prensa-cabos existentes estavam a falhar nos testes de fugas devido à degradação dos vedantes devido ao calor e à exposição a produtos químicos. Fornecemos bucins Ex p especializados, selados com fluorocarbono, com classificações de temperatura melhoradas que mantiveram um desempenho estanque perfeito ao longo de 18 meses de funcionamento a temperaturas superiores a 55°C.

Que procedimentos de manutenção e teste garantem a fiabilidade a longo prazo?

A fiabilidade a longo prazo dos bucins Ex p requer uma manutenção preventiva sistemática, incluindo testes periódicos de fugas utilizando métodos de deteção de hélio ou de decaimento da pressão, monitorização do estado dos vedantes, avaliação da exposição ambiental, documentação das tendências de desempenho, substituição programada com base nos dados de vida útil e integração com a manutenção global do sistema Ex p para assegurar a integridade contínua da pressurização e a conformidade regulamentar ao longo do ciclo de vida do equipamento.

A manutenção proactiva evita falhas e garante um desempenho de segurança contínuo.

Programas de manutenção preventiva

Programação baseada no risco: Intervalos de manutenção baseados no carácter crítico, na exposição ambiental e nos dados históricos de desempenho.

Monitorização de condições: Avaliação regular do estado dos vedantes, do desempenho da pressão e dos factores ambientais.

Tendências de desempenho: Acompanhamento a longo prazo dos principais indicadores de desempenho para otimizar o calendário de manutenção.

Manutenção Preditiva: Utilização de técnicas avançadas de monitorização para prever a degradação dos vedantes antes da ocorrência de falhas.

Procedimentos de ensaio de fugas

Deteção de fugas de hélio: Teste de fugas de precisão utilizando espetrometria de massa de hélio para máxima sensibilidade.

Ensaio de decaimento de pressão: Teste de pressão do sistema para identificar fugas graves e a integridade geral do sistema.

Teste de bolhas: Deteção visual de fugas utilizando soluções de sabão para instalações acessíveis.

Monitorização da pressão diferencial: Monitorização contínua dos diferenciais de pressão para detetar a degradação gradual do vedante.

Inspeção e avaliação

Inspeção visual: Inspeção visual regular dos prensa-cabos para detetar sinais de danos, corrosão ou degradação.

Avaliação do estado dos selos: Avaliação pormenorizada do estado dos componentes de vedação e das necessidades de substituição.

Avaliação do impacto ambiental: Avaliação dos factores ambientais que afectam o desempenho e a longevidade dos selos.

Revisão da integração do sistema: Verificação da integração correta com os sistemas de pressurização e de monitorização.

Documentação e manutenção de registos

Registos de manutenção: Registos pormenorizados de todas as actividades de manutenção, conclusões e medidas corretivas.

Registos de testes: Documentação exaustiva de todas as actividades e resultados dos testes.

Histórico de desempenho: Acompanhamento a longo prazo do desempenho dos vedantes e dos padrões de falha.

Conformidade regulamentar: Documentação de apoio aos requisitos de conformidade regulamentar e de auditoria em curso.

Procedimentos de substituição e atualização

Gestão da vida útil: Substituição sistemática com base nas recomendações do fabricante e na experiência de serviço.

Planeamento da atualização: Integração de tecnologias e materiais melhorados à medida que forem ficando disponíveis.

Substituição de emergência: Procedimentos de resposta rápida para falhas de vedação críticas que afectem a segurança do sistema.

Gestão da obsolescência: Planeamento da obsolescência de componentes e seleção de produtos alternativos.

Formação e competência

Formação do pessoal de manutenção: Formação completa sobre a manutenção do sistema Ex p e os requisitos de segurança.

Requisitos de certificação: Assegurar que o pessoal de manutenção possui as certificações adequadas para trabalhos em zonas perigosas.

Formação contínua: Formação contínua sobre novas tecnologias, normas e melhores práticas.

Procedimentos de segurança: Ênfase nos procedimentos de segurança e na gestão dos riscos durante as actividades de manutenção.

Otimização do desempenho

Análise de falhas: Análise da causa raiz das falhas dos vedantes para melhorar o desempenho futuro e as práticas de manutenção.

Actualizações tecnológicas: Incorporação de novas tecnologias de vedação e de materiais melhorados.

Melhoria de processos: Melhoria contínua dos procedimentos de manutenção com base na experiência e nas melhores práticas do sector.

Otimização de custos: Equilíbrio entre os custos de manutenção e os requisitos de fiabilidade e desempenho de segurança.

Conclusão

Os prensa-cabos desempenham um papel fundamental na manutenção da integridade da pressurização em sistemas à prova de explosão Ex p, exigindo projectos especializados, certificação rigorosa e programas de manutenção abrangentes. O sucesso depende da compreensão dos requisitos exclusivos dos sistemas pressurizados e da implementação de práticas comprovadas de seleção, instalação e manutenção.

A chave para um desempenho fiável dos bucins Ex p reside numa especificação adequada, numa instalação de qualidade e numa manutenção proactiva. Na Bepto, fornecemos prensa-cabos Ex p certificados e suporte técnico abrangente para ajudar a garantir que seus sistemas pressurizados mantenham a proteção de segurança crítica em ambientes perigosos.

Perguntas frequentes sobre os prensa-cabos Ex p