A casa de analisador(es) é uma sala ou edificação fechada para utilização específica, contendo um ou mais analisadores para amostras de fluidos inflamáveis que estão, ou podem estar, conectados a uma instalação de processo, contendo equipamentos elétricos e dispositivos auxiliares. Os princípios normativos gerais de proteção, por ventilação artificial, de casa de analisador (es) contra os perigos de explosão causados por um vazamento de substâncias inflamáveis e, se aplicável, contra o perigo causado por uma atmosfera explosiva externa de gás. Eles também fornecem as condições em que os equipamentos elétricos, capazes de causar ignição, possam ser utilizados nesta casa de analisador(es). Estas casas de analisador(es) podem ser localizadas em uma área classificada ou em uma área não classificada. Assim, há recomendações normativas para a construção e operação de casa de analisador(es), assim como das instalações associadas, tais como dutos de ar e para os dispositivos auxiliares necessários para fornecer e manter as condições de ventilação e, quando requerido, a pressão. Também são especificadas a verificação e os ensaios necessários para assegurar que a instalação atende às recomendações acima e à marcação a ser colocada em tais salas ou edificações. A ventilação artificial é um método de movimento mecânico do ar para reduzir e manter em um nível seguro a concentração de gases ou vapores inflamáveis na casa de analisador(es). Tal ventilação pode também ser utilizada para manter a pressão interna da casa de analisador(es) acima ou abaixo da pressão ambiente externa.
As casas de analisadores são estruturas que abrigam os sistemas de análise e fornecem proteção adequada para que as leituras não sejam afetadas. Essas casas/sistemas de analisadores são normalmente encontrados em indústrias como a de petróleo e gás ou em plantas de processamento químico protegem o sistema de análise em seu interior.
Geralmente são construídas em concreto devido à resistência do material e à proteção necessária. As casas também proporcionam um ambiente de trabalho seguro para que os funcionários realizem qualquer serviço de manutenção, garantindo o funcionamento confiável dos sistemas de análise.
A demanda por sistemas de análise personalizados aumentou rapidamente, com os fabricantes de analisadores construindo sistemas mais sofisticados para atender às indústrias de petróleo e gás, plantas de processamento químico, etc., onde gases ou vapores inflamáveis, poeira combustível e fibras facilmente inflamáveis estão presentes. A segurança é um dos fatores-chave no projeto de casas de analisadores, visto que diversos riscos podem surgir com a liberação de materiais tóxicos ou inflamáveis em seu interior.
Os gases tóxicos precisam ser monitorados e mantidos em níveis seguros por meio de sistemas de ventilação, especialmente em caso de vazamento. Nesses casos, o sistema de ventilação precisa ser robusto o suficiente para extrair rapidamente os gases tóxicos para um local seguro.
Os funcionários que trabalham em casas de analisadores devem utilizar os equipamentos de proteção individual (EPI) adequados para evitar lesões como choques elétricos ou queimaduras pelo fogo/calor. Segundo o relatório técnico ABNT IEC/TR 60079-16 de 02/2009 – Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas. – Parte 16: Ventilação artificial para a proteção de casa de analisadores, as considerações gerais de segurança são manter a quantidade de materiais inflamáveis na casa de analisador(es) no mínimo compatível com a operação normal do equipamento instalado dentro da casa; prover um sistema de ventilação eficiente para diluir para um nível seguro qualquer liberação interna de gás ou vapor inflamável; prover medidas de proteção que levem em consideração a falha de ventilação; e prover o descarte seguro das amostras.
Recomenda-se que a casa de analisador(es) seja preferencialmente uma edificação separada. Entretanto, pode ser, algumas vezes, necessário incorporar a casa de analisador(es) em uma edificação existente. Nestes casos, recomenda-se que a casa de analisador(es) esteja completamente isolada de outras partes da edificação, exceto quando permitido em 5.3.
Entretanto, compartimentos de barreiras de ar (air-locks), com condições apropriadas de segurança, podem ser permitidos entre a casa de analisador(es) e o restante da edificação. Toda casa de analisador(es) em que substâncias inflamáveis são manuseadas irá afetar a atmosfera circundante.
Recomenda-se que estes efeitos sejam levados em consideração quando da definição da classificação de área, especialmente quando a casa de analisador(es) estiver localizada em uma área não classificada. Em particular, quando amostras de gás têm que ser liberadas para a atmosfera, recomenda-se que os efeitos destas sejam levados em consideração.
As alternativas preferenciais de conexão, para um sistema de coleta fechado ou para um sistema de queima, podem não ser possíveis por motivos operacionais. Se a casa de analisador(es) estiver situada em uma área classificada, recomenda-se que o ingresso da atmosfera externa na casa de analisador(es) seja evitado através de uma sobrepressão interna produzida por uma ventilação forçada.
Se a casa de analisador(es) estiver situada em uma área não classificada, o ingresso da atmosfera externa não é relevante; portanto uma sobrepressão interna não é requerida e tanto a ventilação forçada quanto a exaustão podem ser utilizadas. A escolha final depende de outros fatores que não apenas o risco de explosão. Quando o sistema de ventilação estiver em operação sob condições especificadas e a purga, se necessária, tiver sido completada, recomenda-se que a atmosfera dentro da casa de analisador(es) não seja explosiva, independentemente da classificação de área externa.
Uma mistura explosiva de ar e gás pode ainda existir nas imediações da fonte de liberação. Convém que todo equipamento elétrico planejado para permanecer em operação durante uma falha de ventilação tenha um tipo de proteção apropriado para Zona 1.
Convém que os equipamentos elétricos não construídos para operar em atmosferas explosivas sejam desligados no caso de uma falha de ventilação. Dependendo da classificação da área externa e das características das fontes internas de liberação, um tempo de retardo pode ser incorporado nas medidas de segurança.
Os equipamentos elétricos não construídos para operar em atmosferas explosivas somente podem ser reenergizados se a atmosfera interna não for explosiva. Isto normalmente requer purga apropriada. A purga pode ser dispensada se for verificado, através de cálculo ou por instrumentos de medição, que a atmosfera dentro da casa de analisador(es) e seus dutos associados não é explosiva. É necessário considerar as características dos equipamentos não protegidos que podem afetar a segurança da casa de analisador(es) após a falha da ventilação (por exemplo, equipamentos contendo aquecedores).
Convém que a instalação dos analisadores dentro da casa de analisador(es) seja, tanto quanto possível, que o comprimento da tubulação, o número de juntas e outros componentes contendo materiais inflamáveis sejam reduzidos ao mínimo. Tanto quanto possível, as tubulações e equipamento para acondicionamento de amostra, assim como todas as reservas de gases ou líquidos não inertes, sejam montados fora ou em uma edificação adjacente classificada apropriadamente.
Convém que os diâmetros das tubulações de entrada e saída de amostra de gás correspondam ao mínimo necessário para assegurar o fluxo máximo de gás requerido pelo analisador, mas conservando uma resistência mecânica apropriada. Convém que o sistema completo, desde o ponto de tomada de amostra até o ponto de retorno final, ou ponto de descarga, seja projetado considerando a possibilidade de falha de componentes.
Convém que os dispositivos de alívio de pressão e limitadores de fluxo sejam incluídos, sempre que necessário, para limitar a um valor mínimo qualquer liberação de substâncias inflamáveis dentro da casa de analisador(es). Convém que todas as tubulações que conduzem substâncias inflamáveis para a casa de analisador(es) sejam capazes de serem isoladas fora da casa de analisador(es).
Convém que as operações de amostragem que envolvam liberação intencional de substâncias inflamáveis sejam executadas em um local apropriado fora da casa de analisador(es). A edificação não deve ser maior do que o necessário, a fim de reduzir o suprimento requerido de ar de ventilação. Por outro lado, convém que a edificação seja grande o suficiente para garantir a operação da instrumentação, acesso e saída seguras.
Recomenda-se que sejam tomadas precauções para prevenir quaisquer riscos de potenciais eletrostáticos, se materiais altamente isolantes forem utilizados na construção da casa de analisador(es), sistema de ventilação e equipamentos auxiliares. Convém que a edificação e o arranjo dos analisadores, equipamento auxiliar e sistema de ventilação sejam projetados de modo que a acumulação de substâncias inflamáveis não possa ocorrer dentro da casa de analisador(es).
Recomenda-se que tetos e pisos falsos sejam evitados, porém, se utilizados, recomenda-se que sejam tomados cuidados especiais quanto à purga e à ventilação dos espaços criados. Recomenda-se que canaletas de cabo no piso sejam evitadas, mas se estas forem utilizadas, recomenda-se que estejam completamente preenchidas, adequadamente cobertas e seladas.
Se forem utilizados sistemas de drenagem do piso, recomenda-se que medidas sejam adotadas para prevenir a troca de atmosfera entre a parte interna e a parte externa da casa de analisador(es). Recomenda-se que o número de aberturas nas paredes e no telhado seja restringido àqueles necessários aos dutos de ventilação, cabos, tubulação de amostras etc.
O tamanho das aberturas não deve ser maior que o necessário para o propósito pretendido e convém que elas estejam hermeticamente fechadas. Convém que o número de portas seja mantido ao mínimo para reduzir a perda de ar.
Dois conjuntos de portas formando um compartimento de barreira de ar (air-lock) podem facilitar na redução desta perda. Para a segurança das pessoas, recomenda-se que o ambiente disponha de duas portas abrindo para fora.
Medidas adicionais que podem ser tomadas para manter a integridade do sistema de proteção são, por exemplo: instalar fechaduras de porta para controlar o acesso de pessoal não autorizado; instalar mecanismo automático de fechamento de portas; e instalar chave de posição na porta para fins de alarme. Recomenda-se a instalação de uma janela de inspeção com vidro laminado transparente ou material equivalente.
Se fixada na porta, recomenda-se a instalação de barras de proteção em cada lado. Recomenda-se que as janelas não sejam capazes de serem abertas. Em geral, recomenda-se que nenhum outro tipo de janela, diferente da janela de inspeção, seja instalado.
O propósito de utilizar ventilação artificial é para diluir e extrair a atmosfera explosiva causada por uma liberação de substâncias inflamáveis dentro da casa de analisador(es). Se o sistema de ventilação dispuser de facilidades para aquecimento ou esfriamento do ar, estas não devem afetar adversamente a segurança e a integridade da casa de analisador(es).
Recomenda-se que o ar de ventilação seja captado de uma área não classificada e não deve produzir efeitos danosos ou introduzir um risco de redução da segurança em virtude de quaisquer produtos ou impurezas químicas que possa conter. A possibilidade de contaminação com substâncias inflamáveis pode ser monitorada por um dispositivo automático de detecção de gás, com alarmes locais e remotos.
Recomenda-se que o sistema de ventilação seja capaz de diluir qualquer liberação normal de substâncias inflamáveis de todos os analisadores e sistemas de amostragem, além das liberações anormais causadas por falha previsível dos componentes dos analisadores e sistemas de amostragem, que possam criar na situação mais crítica uma concentração abaixo do nível máximo permitido. Recomenda-se que o fluxo de ar de ventilação seja tal que assegure um bom arrasto nos espaços vazios.
Normalmente, um simples ventilador alimentado por uma fonte confiável é suficiente, mas em certas circunstâncias, como na necessidade de manter um equipamento, não provido de tipo de proteção, em operação, é necessário instalar dois ventiladores com fontes independentes de alimentação e instalados de modo que um possa, imediatamente e de forma automática, substituir o outro. Em outros sistemas, pode também ser aconselhável a instalação de dois ventiladores, mas sem a necessidade de comutação automática.
Recomenda-se que o ventilador seja construído de forma que as probabilidades de formação de faíscas ou centelhas, devido à fricção mecânica ou ao carregamento eletrostático, sejam reduzidas ao mínimo, por exemplo, pelo uso de bronze, aço com cobertura plástica ou qualquer construção em plástico que atenda ao item 17.5 da NBR IEC 60079-0. Recomenda-se que o motor do ventilador e o equipamento de controle associado estejam, de preferência, localizados fora do duto de ar e protegidos por um tipo de proteção apropriado a sua localização.
Se eles forem colocados dentro do duto, convém que eles estejam protegidos por um tipo de proteção apropriado para zona 1. Convém que a posição, dimensões e número dos dutos de ar promovam, a uma taxa especificada de vazão de ar de ventilação, purga e diluição efetiva ao longo da casa de analisador(es), incluindo os invólucros não ventilados individualmente.
Recomenda-se que as aberturas de entrada e saída sejam distribuídas de tal forma que não sejam afetadas pelas condições climáticas externas, tais como direção de vento e chuva. As aberturas dos dutos para o escape de gases e vapores devem ser ao nível do piso e do teto para permitir o escape de gases e vapores mais pesados ou mais leves do que o ar.
Recomenda-se que os dutos de ar de ventilação e suas conexões sejam capazes de resistir a 1,5 vez a sobrepressão máxima especificada para operação normal com um mínimo de 200 Pa (2 mbar). Recomenda-se que o material dos dutos seja química e fisicamente apropriado para o uso desejado.
Recomenda-se que os dutos de entrada não atravessem uma área classificada. Onde isto não puder ser evitado, recomenda-se que a pressão nos dutos seja mais alta que a pressão externa, ou precauções adequadas devem ser tomadas para assegurar que os tubos estejam livres de vazamento.
Recomenda-se que um dispositivo de detecção de fluxo seja instalado no duto para detectar falha de ventilação, e deve ser localizado próximo à casa de analisador(es). No caso de ventilação forçada, os sopradores insuflam ar para dentro da casa de analisador(es) através de um duto de suprimento e aberturas de entrada, e o ar contaminado é retirado da casa de analisador(es) através de dutos de saída ou de aberturas definidas.
Quando a casa de analisador(es) estiver localizada em uma área classificada, convém que as aberturas de saída sejam ajustadas de tal modo que, sob condições mínimas de fluxo de ventilação, seja mantida uma sobrepressão de no mínimo 25 Pa (0,25 mbar) acima da atmosfera externa. Esta sobrepressão impede o ingresso de atmosfera externa para ventos com velocidade de até, aproximadamente, 3,5 m/s.
No caso de ventilação induzida (exaustão), os ventiladores extraem ar da casa de analisador(es) e o descarregam na atmosfera externa. Esta técnica é somente aplicável quando a casa de analisador(es) está em uma área não classificada.
Os ventiladores criam uma subpressão na casa de analisador(es). Ar limpo é então inserido dentro da casa de analisador(es) através de aberturas de entrada que são projetadas para uma distribuição adequada do ar.
Quando uma casa de analisador(es) é localizada em, ou faz parte de, outra edificação, a fonte de ar pode ser a atmosfera de ar-condicionado existente nesta edificação. Recomenda-se que aberturas de entrada sejam ajustadas de forma que, sob condições normais de operação, seja mantida uma pressão inferior à pressão adjacente.
Recomenda-se que sejam adotadas precauções especiais para evitar risco de contaminação de outras partes da edificação no caso de falha da ventilação. Recomenda-se que a casa de analisador(es) possua um sistema de proteção para resguardar contra situações críticas durante uma falha de ventilação.
Recomenda-se que todos os dispositivos de detecção possuam um tipo de proteção adequado à sua localização. Convém que uma falha da ventilação seja detectada por um dispositivo de detecção de fluxo montado dentro do duto de ar.
Um ou mais dos seguintes dispositivos podem ser instalados para dar informações adicionais sobre falhas da ventilação: um pressostato de pressão diferencial; um contato de bloqueio no demarrador de partida do ventilador, se o ventilador for diretamente acoplado ao motor; um dispositivo de detecção de rotação no ventilador; e qualquer outro dispositivo apropriado (por exemplo, detector de gás). Recomenda-se que a falha de ventilação acione um alarme.
Após o alarme, convém que o fornecimento de energia elétrica dos equipamentos não adequadamente protegidos para utilização em áreas classificadas seja automaticamente desconectado, com ou sem retardo. Quando as portas não são de fechamento automático, recomenda-se que medidas como pressostatos de pressão diferencial ou interruptores de porta sejam utilizadas para iniciar um alarme se uma porta permanecer aberta por muito tempo.
Se a casa estiver em uma área classificada, recomenda-se que o alarme inicie a desconexão automática do fornecimento de energia elétrica, com ou sem retardo. A desconexão automática pode ser retardada por um período especificado após o alarme ter sido iniciado, desde que medidas tenham sido adotadas para assegurar que a segurança da casa de analisador(es) não seja adversamente afetada.
Tal período de retardo depende das medidas de segurança adotadas, da classificação de área externa e das características da liberação interna. Recomenda-se que uma falha da ventilação induzida (exaustão), adicionalmente, inicie o fechamento das entradas de ar para a casa de analisador(es), quando necessário, para prevenir a contaminação da atmosfera na vizinhança destas entradas.
O alarme iniciado para a falha de ventilação pode ser indicado local ou remotamente em um local apropriado. Convém que a restauração do fornecimento de energia elétrica somente seja possível após uma purga adequada, a menos que, possa ser verificado que a atmosfera interna da casa de analisador(es) esteja abaixo da concentração máxima permitida.
Antes de energizar, uma purga adequada pode ser realizada dentro do tempo t necessário para passar um volume de gás de proteção equivalente, de pelo menos cinco vezes o volume da casa de analisador(es), acrescido dos volumes dos dutos associados. Por causa das liberações internas, o tempo de purga pode precisar ser maior que o tempo t. Recomenda-se que um dispositivo manual de desconexão seja fornecido adicionalmente com o sistema automático requerido no relatório técnico.
Convém que as seguintes verificações e ensaios sejam realizados: verificação do atendimento da documentação de projeto com relação às recomendações deste relatório técnico; verificação do atendimento das instalações com relação à documentação do projeto; um ensaio para comprovar que o fluxo de ar está em conformidade com a especificação e que a purga é eficiente, a menos que esta tenha sido obtida por cálculo; ensaio para comprovar que a pressão na casa de analisador(es) mantém-se no valor recomendado; ensaio para comprovar que a operação do sistema de proteção é adequada; e verificação da correta instalação dos limitadores de fluxo nas linhas de amostras, com ensaios, se necessário.
Hayrton Rodrigues do Prado Filho