Os sistemas de segurança intrínseca protegem vidas e instalações em atmosferas explosivas, mas muitas instalações falham catastroficamente porque os engenheiros selecionam bucins padrão que comprometem a integridade do circuito IS, criam loops de terra ou excedem os parâmetros de energia que podem inflamar gases explosivos e causar explosões devastadoras. Os prensa-cabos tradicionais projetados para uso industrial geral geralmente não possuem os recursos especializados necessários para aplicações IS, incluindo isolamento galvânico adequado, construção de baixa capacitância e parâmetros de energia certificados que mantêm barreiras de segurança.
Os bucins para sistemas de segurança intrínseca devem manter o isolamento galvânico, fornecer parâmetros certificados de baixa capacitância e baixa indutância, assegurar disposições adequadas de ligação à terra e possuir certificações IS adequadas para preservar a integridade da barreira de segurança e evitar fontes de ignição em atmosferas explosivas. Estes requisitos especializados exigem uma seleção cuidadosa com base nos parâmetros do circuito IS, classificações de áreas perigosas e especificações de barreiras de segurança para garantir a segurança do pessoal e a conformidade regulamentar.
Tendo trabalhado com engenheiros de segurança, especialistas em instrumentação e gestores de instalações em fábricas petroquímicas no Texas, plataformas offshore no Mar do Norte e instalações químicas em todo o Médio Oriente, aprendi que a seleção adequada de bucins IS é literalmente uma questão de vida ou morte. Permitam-me que partilhe os conhecimentos essenciais para selecionar bucins que mantenham a integridade da segurança intrínseca.
Índice
- O que são princípios e requisitos de segurança intrínseca?
- Como é que os bucins afectam a integridade dos circuitos IS?
- Que certificações e normas se aplicam aos bucins IS?
- Como selecionar os bucins IS para diferentes aplicações?
- Quais são os requisitos de instalação e manutenção?
- Perguntas frequentes sobre bucins de segurança intrínseca
O que são princípios e requisitos de segurança intrínseca?
Segurança intrínseca1 Os princípios limitam a energia eléctrica em circuitos de áreas perigosas a níveis incapazes de ignição através da limitação de energia, isolamento galvânico e proteção contra falhas, exigindo bucins especializados que mantenham estas barreiras de segurança sem introduzir capacitância, indutância ou caminhos de fuga adicionais.
A compreensão dos princípios IS é essencial porque qualquer componente que comprometa a limitação ou o isolamento da energia pode criar fontes de ignição que anulam todo o sistema de segurança.
Fundamentos da limitação de energia
Limitação de tensão: Os sistemas IS limitam a tensão máxima para evitar a ignição de faíscas, tipicamente 28V DC para a maioria das aplicações, exigindo bucins que não criem quedas de tensão ou avarias de isolamento.
Limitação de corrente: As restrições de corrente máxima evitam efeitos de aquecimento que poderiam inflamar atmosferas explosivas, sendo os bucins necessários para manter caminhos de baixa resistência sem criar pontos de concentração de corrente.
Limitação de potência: Os limites de dissipação de potência total evitam a ignição por aquecimento, exigindo bucins com caraterísticas de baixa perda que não acrescentem um consumo de energia significativo aos circuitos IS.
Limitação do armazenamento de energia: Os limites de armazenamento de energia capacitiva e indutiva impedem a ignição por descarga de energia armazenada, tornando os parâmetros eléctricos do bucim críticos para os cálculos de segurança do sistema.
Requisitos de isolamento galvânico
Isolamento da Terra: Os circuitos IS devem manter um isolamento adequado da terra, exigindo bucins com montagem isolada ou disposições específicas de ligação à terra que não comprometam as barreiras de segurança.
Separação de circuitos: Os diferentes circuitos IS requerem isolamento entre si, exigindo bucins que impeçam o acoplamento cruzado ou a interferência entre sistemas de segurança separados.
Integridade da barreira: As barreiras de segurança em áreas seguras devem manter o isolamento dos circuitos de áreas perigosas, exigindo bucins que preservem esta separação crítica ao longo da instalação.
Proteção contra falhas: Os sistemas IS devem permanecer seguros em condições de falha única ou múltipla, exigindo prensa-cabos concebidos para manter a segurança mesmo com falhas ou danos nos componentes.
Classificações de áreas perigosas
Zona 0/1/2 Requisitos: Diferentes zonas de áreas perigosas têm diferentes requisitos de equipamento IS, com os bucins a necessitarem de certificações adequadas para a presença contínua, intermitente ou anormal de atmosfera explosiva.
Classificações de grupos de gás: Os diferentes gases explosivos (IIA, IIB, IIC) têm energias de ignição variáveis, exigindo bucins com parâmetros de energia e materiais de construção adequados aos riscos específicos dos gases.
Classificações de temperatura: Os limites de temperatura do equipamento (T1-T6) restringem as temperaturas máximas da superfície, exigindo bucins com classificações de temperatura e caraterísticas de dissipação de calor adequadas.
Ambientes com poeiras: As zonas de risco de poeiras da Zona 20/21/22 exigem bucins com proteção adequada contra a entrada de poeiras e limitações de temperatura da superfície para aplicações com poeiras combustíveis.
Ahmed, um engenheiro de segurança de um grande complexo petroquímico na Arábia Saudita, descobriu a importância crítica da seleção adequada de bucins IS durante uma expansão das instalações. A sua equipa especificou inicialmente bucins de latão padrão para as novas instalações de transmissores de pressão, sem se aperceber que estes iriam comprometer a isolamento galvânico2 dos seus circuitos IS. Durante as revisões de segurança pré-comissionamento, identificámos que os bucins metálicos criavam caminhos de terra que violavam os princípios IS e podiam potencialmente criar fontes de ignição. Substituímo-los por bucins IS certificados com barreiras de isolamento adequadas e construção de baixa capacitância, assegurando que os sistemas de segurança cumpriam tanto os regulamentos locais como as normas IS internacionais. 😊
Como é que os bucins afectam a integridade dos circuitos IS?
Os bucins afectam a integridade dos circuitos IS através de parâmetros eléctricos, incluindo a capacitância, a indutância e a resistência a fugas, que devem ser incluídos nos cálculos das barreiras de segurança, ao mesmo tempo que proporcionam disposições adequadas de ligação à terra e barreiras de isolamento que mantêm as margens de segurança do sistema.
Compreender estes efeitos eléctricos é crucial porque os bucins podem ter um impacto significativo nos parâmetros do circuito IS e nos cálculos de segurança.
Considerações sobre os parâmetros eléctricos
Efeitos de capacitância: Os prensa-cabos adicionam capacitância aos circuitos IS que deve ser incluída nos cálculos da barreira de segurança para garantir que a capacitância total do circuito permanece dentro dos limites de segurança para a classificação específica da área perigosa.
Impacto da indutância: Os componentes indutivos nos bucins podem afetar o comportamento do circuito IS e os cálculos de armazenamento de energia, o que é particularmente importante para circuitos com cargas indutivas ou longas extensões de cabos.
Resistência à fuga: A resistência do isolamento entre os condutores e a terra através dos bucins afecta o desempenho da barreira de segurança e deve respeitar os valores mínimos especificados nas normas IS e nos cálculos de segurança.
Prevenção de laços de terra: A ligação incorrecta à terra dos bucins pode criar loops de terra que comprometem a integridade do circuito IS e introduzem ruído ou riscos de segurança em sistemas de instrumentação sensíveis.
Requisitos de isolamento e ligação à terra
Manutenção do isolamento galvânico: Os bucins IS devem manter um isolamento adequado entre os circuitos das zonas perigosas e os invólucros dos equipamentos ligados à terra, proporcionando simultaneamente o apoio mecânico e a vedação ambiental necessários.
Ligação à terra do ecrã: A ligação à terra da blindagem dos cabos através de bucins IS exige técnicas específicas para manter a integridade IS, assegurando simultaneamente a compatibilidade electromagnética e as funções de ligação à terra de segurança.
Ligação equipotencial: A ligação adequada de componentes metálicos através de bucins IS garante a segurança eléctrica, mantendo os requisitos de isolamento de circuitos IS.
Caminhos de corrente de defeito: Os bucins IS devem proporcionar percursos controlados de corrente de defeito que não comprometam o funcionamento da barreira de segurança nem criem fontes de ignição adicionais em condições de defeito.
Impacto nos materiais e na construção
Materiais condutores: Os bucins metálicos requerem uma análise cuidadosa das disposições relativas à ligação à terra e aos requisitos de isolamento, para evitar comprometer a integridade dos circuitos IS através de caminhos condutores não intencionais.
Materiais de isolamento: Os prensa-cabos não metálicos podem proporcionar um melhor isolamento IS, mas devem cumprir os requisitos de resistência mecânica, resistência ambiental e propagação de chamas para aplicações em áreas perigosas.
Concepções híbridas: Alguns bucins IS combinam a resistência metálica com barreiras isolantes para proporcionar um desempenho mecânico e elétrico ótimo para aplicações exigentes.
Resistência da superfície: Os tratamentos de superfície e os revestimentos dos bucins afectam os parâmetros eléctricos e devem ser considerados na conceção do sistema IS e nos cálculos de segurança.
Efeitos da configuração da instalação
| Tipo de instalação | Considerações sobre SI | Requisitos para prensa-cabos | Impacto na segurança |
|---|---|---|---|
| Montagem direta | O isolamento da terra é fundamental | Conceção isolada ou isolada | Elevado |
| Montagem de barreiras | Mantém uma separação segura/perigosa | Padrão com ligação à terra adequada | Médio |
| Caixa de derivação | Isolamento de circuitos múltiplos | Separação de circuitos individuais | Elevado |
| Sistema de condutas | Percurso de ligação à terra contínuo | Equilíbrio entre ligação e isolamento | Médio |
Métodos de montagem: Os diferentes métodos de montagem dos bucins afectam os parâmetros do circuito IS e as disposições de ligação à terra, exigindo uma análise cuidadosa dos requisitos de continuidade eléctrica e de isolamento.
Passagem de cabos: O encaminhamento de cabos IS através de bucins afecta os parâmetros do circuito e deve ter em conta as distâncias de separação, a compatibilidade electromagnética e a integridade da barreira de segurança.
Que certificações e normas se aplicam aos bucins IS?
As certificações de prensa-cabos IS incluem IECEx, ATEX, FM, CSA e outras aprovações nacionais que verificam a conformidade com as normas de segurança intrínseca, incluindo IEC 60079, EN 60079 e regulamentos regionais para Classificações de áreas perigosas3 e classificações de grupos de gás.
As certificações adequadas são obrigatórias porque os componentes não certificados podem anular as aprovações de todo o sistema SI e criar responsabilidade legal em caso de incidentes.
Organismos internacionais de certificação
Certificação IECEx: Sistema de certificação da Comissão Eletrotécnica Internacional para Atmosferas Explosivas que proporciona o reconhecimento global dos bucins IS com reconhecimento mútuo entre os países participantes.
Diretiva ATEX: Diretiva da União Europeia relativa a atmosferas explosivas que exige a marcação CE e a certificação do organismo notificado para os bucins IS utilizados em instalações europeias ou exportados para mercados da UE.
Aprovações FM: Certificação Factory Mutual para os mercados da América do Norte, fornecendo aprovação para prensa-cabos IS utilizados em locais perigosos de Classe I, Divisão 1 e Divisão 2.
Certificação CSA: Certificação da Associação Canadiana de Normas para os mercados canadianos, frequentemente exigida juntamente com a aprovação da FM para um acesso completo ao mercado norte-americano.
Normas regionais e nacionais
Série IEC 60079: Normas internacionais para equipamento para atmosferas explosivas, incluindo bucins IS, abrangendo requisitos de construção, ensaio e aplicação para mercados globais.
Série EN 60079: Normas europeias harmonizadas baseadas na norma IEC 60079 com requisitos europeus adicionais, obrigatórias para a conformidade ATEX e marcação CE de bucins IS.
NFPA 70/NEC: Requisitos do Código Elétrico Nacional para instalações IS nos Estados Unidos, que afectam a seleção de bucins e as práticas de instalação para projectos americanos.
Normas API: Normas do Instituto Americano do Petróleo para aplicações na indústria do petróleo e do gás, fornecendo requisitos adicionais para bucins IS em instalações petrolíferas a montante.
Parâmetros de certificação e marcações
Parâmetros da entidade: Os bucins IS certificados como equipamento "Entidade" incluem parâmetros eléctricos (Co, Lo, Ro) que devem ser incluídos nos cálculos de segurança do sistema e na seleção de barreiras.
Aparelho simples: Alguns prensa-cabos são classificados como "Aparelho simples4" com parâmetros eléctricos intrinsecamente seguros que não necessitam de ser incluídos nos cálculos da barreira de segurança.
Códigos de temperatura: As marcas de certificação incluem a classe de temperatura (T1-T6) que indica a temperatura máxima da superfície em condições normais e de falha para ambientes de instalação específicos.
Classificações do grupo de gás: A certificação inclui a classificação do grupo de gás (IIA, IIB, IIC) indicando a adequação a diferentes ambientes de gás explosivo com requisitos de energia de ignição variáveis.
Documentação e rastreabilidade
Certificado de Conformidade: Documentação adequada que comprova a conformidade da glândula do cabo IS com as normas e certificações aplicáveis, necessária para a aprovação regulamentar e cobertura de seguro.
Instruções de instalação: Procedimentos de instalação certificados que garantem a instalação correta dos bucins IS, mantendo a validade da certificação e a integridade da segurança do sistema.
Declarações de parâmetros: Documentação de parâmetros eléctricos necessária para cálculos de sistemas IS e seleção de barreiras de segurança, incluindo valores de capacitância, indutância e resistência.
Requisitos de manutenção: Procedimentos de manutenção e intervalos de inspeção exigidos pela certificação para garantir a conformidade contínua e o desempenho de segurança durante toda a vida útil.
Marcus, que gere a instrumentação de uma grande instalação de processamento químico em Roterdão, nos Países Baixos, tomou conhecimento da complexidade da certificação durante um projeto de modernização da fábrica. A sua equipa precisava de bucins IS para novas instalações de analisadores, mas descobriu que os produtos do fornecedor existente apenas tinham certificação ATEX, enquanto as suas barreiras de segurança exigiam Certificação IECEx5 parâmetros da entidade para os cálculos do sistema. A incompatibilidade teria exigido alterações dispendiosas da barreira de segurança ou uma nova conceção do sistema. Fornecemos bucins IS com certificações ATEX e IECEx, incluindo a documentação adequada dos parâmetros da entidade, permitindo uma integração perfeita com os seus sistemas de segurança existentes e cumprindo todos os requisitos regulamentares europeus.
Como selecionar os bucins IS para diferentes aplicações?
A seleção de bucins IS requer a análise dos parâmetros do circuito, a classificação da área perigosa, as condições ambientais e os requisitos da barreira de segurança para escolher certificações adequadas, parâmetros eléctricos, materiais e caraterísticas de construção que mantenham a integridade da segurança intrínseca para aplicações específicas.
As diferentes aplicações IS têm requisitos únicos que afectam a seleção dos bucins e as considerações de integração do sistema.
Aplicações de instrumentação de processos
Transmissores de pressão: Os transmissores de pressão IS requerem bucins com baixa capacitância e ligação à terra adequada da blindagem para manter a integridade do sinal, preservando simultaneamente o desempenho da barreira de segurança em aplicações da Zona 1.
Sensores de temperatura: Os circuitos de RTD e termopar necessitam de bucins IS com efeitos térmicos mínimos e isolamento adequado para evitar erros de medição, mantendo a integridade do circuito IS.
Medidores de caudal: Os medidores de caudal electromagnéticos e ultra-sónicos requerem bucins IS com compatibilidade EMC e disposições adequadas de ligação à terra para evitar interferências, mantendo as barreiras de segurança.
Instrumentos analíticos: Os cromatógrafos e analisadores de gás necessitam de bucins IS com fugas ultra-baixas e resistência à contaminação para medições precisas em ambientes perigosos.
Integração do sistema de controlo
Integração DCS: Os sistemas de controlo distribuídos requerem bucins IS compatíveis com tipos específicos de barreiras de segurança e protocolos de comunicação, mantendo a integridade IS de todo o sistema.
Sistemas PLC: Os controladores lógicos programáveis com módulos de E/S IS necessitam de bucins que suportem a comunicação digital, proporcionando simultaneamente um isolamento adequado e compatibilidade electromagnética.
Sistemas Instrumentados de Segurança: Os sistemas de segurança com classificação SIL requerem bucins IS com índices de fiabilidade adequados e caraterísticas de modo de falha que suportem os níveis globais de integridade de segurança do sistema.
Sistemas sem fios: Os transmissores sem fios IS necessitam de bucins que acomodem ligações de antena, mantendo o desempenho RF e os requisitos de segurança intrínseca.
Considerações ambientais e de instalação
Plataformas offshore: Os ambientes marinhos requerem bucins IS com uma resistência superior à corrosão, normalmente construídos em aço inoxidável com certificações adequadas para a projeção de sal e condições climatéricas extremas.
Processamento químico: Os ambientes químicos agressivos necessitam de bucins IS com materiais e revestimentos especializados que resistam a produtos químicos específicos, mantendo os parâmetros eléctricos e as certificações.
Aplicações a altas temperaturas: As refinarias e as instalações petroquímicas podem exigir bucins IS com classificações de temperatura melhoradas e estabilidade térmica para instalações de equipamento de processos quentes.
Ambientes de vibração: As estações de compressores e o equipamento rotativo requerem bucins IS com uma força mecânica e resistência à vibração melhoradas para evitar que se soltem ou falhem.
Compatibilidade do tipo de cabo
| Tipo de cabo | Considerações sobre SI | Requisitos da glândula | Aplicações típicas |
|---|---|---|---|
| Instrumentação | Baixa capacitância crítica | Parâmetros da entidade especificados | Transmissores, analisadores |
| Termopar | Efeitos térmicos mínimos | Conceção de baixa massa térmica | Medição da temperatura |
| Fibra ótica | Manutenção do isolamento | Construção não condutora | Dados de alta velocidade |
| Blindado | Continuidade da Terra | Terminação correta da armadura | Ambientes agressivos |
Cabos multi-core: As aplicações IS com circuitos múltiplos exigem bucins que proporcionem uma separação e um isolamento adequados entre os diferentes circuitos IS no mesmo prensa-cabos.
Cabos híbridos: As combinações de potência e sinal em aplicações IS necessitam de bucins especializados que mantenham o isolamento adequado, acomodando diferentes tipos de condutores e requisitos de isolamento.
Quais são os requisitos de instalação e manutenção?
A instalação e manutenção de prensa-cabos IS requerem o cumprimento rigoroso dos requisitos de certificação, procedimentos de ligação à terra adequados, calendários de inspeção regulares e práticas de documentação para garantir a conformidade contínua com as normas de segurança intrínseca e os requisitos regulamentares.
A instalação e manutenção corretas são fundamentais, uma vez que procedimentos inadequados podem comprometer a integridade das IS e criar riscos de segurança.
Melhores práticas de instalação
Conformidade da certificação: Todos os procedimentos de instalação devem seguir as instruções de instalação certificadas para manter as aprovações de prensa-cabos IS e a integridade da segurança do sistema durante todo o processo de instalação.
Procedimentos de ligação à terra: Disposições adequadas de ligação à terra de acordo com as normas IS e os códigos eléctricos locais, garantindo a segurança sem comprometer os requisitos de isolamento dos circuitos IS.
Especificações de binário: Aplicação precisa do binário de acordo com as especificações do fabricante para garantir uma vedação e um contacto elétrico adequados sem danificar os componentes do bucim IS ou as certificações.
Vedação ambiental: Técnicas de vedação adequadas para manter as classificações IP e evitar a entrada de humidade ou contaminantes que possam afetar os parâmetros do circuito IS ou o desempenho de segurança.
Requisitos de inspeção e ensaio
Inspecções visuais: Programas de inspeção visual regular para identificar danos físicos, corrosão ou deterioração que possam afetar o desempenho ou a integridade da segurança do bucim IS.
Ensaios eléctricos: Verificação periódica dos parâmetros eléctricos, incluindo testes de resistência de isolamento, continuidade e ligação à terra, para garantir a conformidade contínua com os requisitos IS.
Verificação da certificação: Revisão regular da documentação de certificação e do estado de conformidade para garantir a validade contínua e a conformidade regulamentar ao longo da vida útil.
Monitorização ambiental: Avaliação das condições ambientais que podem afetar o desempenho dos bucins IS, incluindo a temperatura, a humidade, a exposição a produtos químicos e a tensão mecânica.
Documentação e manutenção de registos
Registos de instalação: Documentação detalhada da instalação de prensa-cabos IS, incluindo números de certificação, procedimentos de instalação, resultados de testes e verificação de conformidade com requisitos regulamentares e de seguros.
Registos de manutenção: Registos de manutenção exaustivos, incluindo resultados de inspecções, dados de testes, reparações e substituições para demonstrar a conformidade contínua e apoiar a análise de fiabilidade.
Gestão da mudança: Documentação adequada e procedimentos de aprovação para quaisquer alterações às instalações de prensa-cabos IS que possam afetar a integridade da segurança ou a conformidade da certificação.
Procedimentos de emergência: Procedimentos claros para responder a falhas ou danos nos prensa-cabos IS que possam comprometer os sistemas de segurança ou criar condições perigosas.
Conclusão
A seleção de bucins para sistemas de segurança intrínseca requer uma compreensão profunda dos princípios IS, requisitos de certificação e considerações específicas da aplicação. O sucesso depende da escolha de componentes devidamente certificados com parâmetros eléctricos adequados, ao mesmo tempo que se implementam procedimentos corretos de instalação e manutenção que preservam a integridade da segurança ao longo da vida útil do sistema.
O que está em jogo nas aplicações IS é literalmente a vida e a morte, tornando a seleção e a implementação adequadas dos bucins críticas para a segurança do pessoal e a conformidade regulamentar. Na Bepto, entendemos a importância crítica da segurança intrínseca e fornecemos prensa-cabos IS certificados com documentação adequada e suporte técnico para garantir instalações seguras e em conformidade. A nossa equipa trabalha em estreita colaboração com engenheiros de segurança para garantir a seleção e implementação adequadas de bucins IS que mantenham a integridade da segurança e cumpram os requisitos operacionais.
Perguntas frequentes sobre bucins de segurança intrínseca
P: Qual é a diferença entre os bucins IS e os bucins à prova de explosão?
A: Os bucins IS mantêm a segurança intrínseca limitando a energia e fornecendo isolamento, enquanto os bucins à prova de explosão contêm as explosões no interior dos invólucros. Os sistemas IS evitam a ignição através da limitação de energia, enquanto os sistemas à prova de explosão contêm os efeitos da ignição através de uma construção robusta.
P: São necessárias certificações especiais para os bucins IS?
A: Sim, os bucins IS requerem certificações específicas como IECEx, ATEX, FM ou CSA, dependendo da sua localização e aplicação. Estas certificações verificam a conformidade com as normas de segurança intrínseca e incluem parâmetros eléctricos necessários para cálculos de barreiras de segurança.
P: Como é que calculo os parâmetros dos bucins para os sistemas IS?
A: Inclua os valores de capacitância, indutância e resistência do prensa-cabo nos cálculos da barreira de segurança, juntamente com os parâmetros do cabo e do dispositivo de campo. Os parâmetros totais do circuito devem permanecer dentro dos limites de segurança especificados pelas suas barreiras de segurança e classificação da área perigosa.
P: Posso utilizar bucins metálicos em aplicações IS?
A: Sim, mas os bucins metálicos IS requerem disposições adequadas de ligação à terra e considerações de isolamento para manter a integridade do circuito IS. Algumas aplicações podem exigir uma montagem isolada ou técnicas de ligação à terra específicas para evitar o comprometimento das barreiras de segurança.
P: Com que frequência devem ser inspeccionados os bucins IS?
A: A frequência das inspecções depende das condições ambientais e dos requisitos regulamentares, variando normalmente entre mensal em ambientes agressivos e anual em condições controladas. Siga as recomendações do fabricante e os regulamentos locais para obter calendários e procedimentos de inspeção específicos.
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Aprenda os princípios fundamentais da segurança intrínseca e como ela evita explosões. ↩
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Explore um guia técnico sobre o isolamento galvânico e o seu papel na proteção dos circuitos de segurança. ↩
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Consulte um guia detalhado que explica os sistemas de Zona e Divisão para classificar locais perigosos. ↩
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Compreender a definição de "Aparelho Simples" e a razão pela qual estes dispositivos não necessitam de certificação. ↩
-
Leia uma visão geral do sistema de certificação internacional IECEx de uma fonte oficial. ↩
