Requisitos de aterramento, equipotencialização, mitigação de eletricidade estática e PDA em áreas classificadas

Um artigo especial falando sobre a Proteção contra Descargas Atmosféricas em áreas classificadas “Ex”, escrita pelos engenheiros Roberval Bulgarelli e Normando Alves. Ao final do artigo, link para baixá-lo.

Requisitos de aterramento, equipotencialização, mitigação de eletricidade estática e PDA em áreas classificadas

Por Roberval Bulgarelli e Normando Alves

Sinopse: Este artigo trata da necessidade do devido aterramento ou equipotencialização de equipamentos e instalações de instrumentação, automação, telecomunicações, elétricas e mecânicas em áreas classificadas. Este artigo trata também da mitigação contra o acúmulo de cargas eletrostáticas em áreas classificadas, bem como da proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas nestas áreas de risco, os quais podem representar fontes de ignição de atmosferas explosivas formadas por gases inflamáveis ou poeiras combustíveis que podem estar presentes nas instalações “Ex”.

O objetivo é manter as instalações industriais “Ex” funcionais, evitando paradas desnecessárias, preservando o patrimônio e também preservando vidas. Este artigo irá também abordar a PDA (Proteção contra Descargas Atmosférica) uma vez que a Norma ABNT NBR 5419 não é especifica para esses ambientes em áreas classificadas, mas apresenta informações e cuidados necessários que devem ser adotados nos projetos para garantir a segurança das instalações “Ex”.

Aterramento e equipotencialização em áreas classificadas

Para um melhor entendimento sobre este assunto, de fundamental importância para a segurança das instalações em áreas classificadas contra a indevida existência de fontes de ignição, sob o ponto de vista de “definições”, o termo “EQUIPOTENCIALIZAR” significa deixar tudo no mesmo potencial. A equipotencialização é a técnica utilizada para minimizar a diferença de potencial entre dois objetos condutivos, de forma que fiquem no mesmo valor ou caso exista a DDP ela seja o mais próximo possível de zero. Os equipamentos e objetos equipotencializados, nestes casos não são necessariamente aterrados. Também sob o ponto de vista de definições, o termo “ATERRAMENTO”, significa a técnica de equalizar a diferença de potencial entre dois objetos condutivos e o terra.

combinação das técnicas de equipotencialização e de aterramento é utilizada de forma a manter o potencial do sistema sob consideração no potencial zero do sistema de terra, tanto em instalações em áreas classificadas como em áreas não classificadas.

Podem ser citados como os principais objetivos dos circuitos de aterramento e equipotencialização:

  • Eliminar a possibilidade de choques elétricos para as pessoas
  • Proporcionar a devida operação de dispositivos de proteção contra sobrecorrente, de forma que o tempo de duração das correntes de falta seja minimizado
  • Equalizar o potencial de tensão de partes metálicas não destinadas à condução de corrente
  • Evitar o acúmulo de cargas eletrostáticas geradas pela movimentação de fluidos sólidos, líquidos ou gasosos, nos equipamentos de processo

De forma diferente do aterramento, onde os elementos condutores obrigatoriamente precisam ter contato “direto” com o sistema de terra, a equipotencialização não envolve a ligação “direta” com o sistema de terra. No aterramento é feita uma ligação elétrica intencional e de baixa impedância com o sistema de terra. Na equipotencialização de equipamentos, o principal objetivo é fazer que os elementos condutores, as massas e a terra estejam o mais próximo possível de um mesmo potencial.

O conceito de aterramento envolve necessariamente algum tipo de contato “direto” das massas e dos elementos condutores com o sistema de terra, com o objetivo de fazer com que todos os componentes do sistema de aterramento fiquem no potencial mais próximo possível do sistema de terra. Por exemplo, quando é feito um aterramento em um transformador ou em um painel, o objetivo é que as massas destes equipamentos fiquem “diretamente” no potencial do sistema de terra.

O conceito de equipotencialização não envolve necessariamente uma ligação “direta” com o sistema de terra. Na equipotencialização o principal objetivo é fazer com que todas as massas e elementos condutores de diferentes equipamentos estejam no mesmo potencial entre si, independentemente do valor deste potencial em relação à terra.

Em uma aeronave, por exemplo, todas as massas e elementos condutores são equipotencializados, ou seja, interligados entre si, mas estas massas e elementos condutores não estão conectados ao sistema de terra. Mesmo não existindo a aplicação do conceito do “aterramento” em uma aeronave, a equipotencialização de todas as suas partes é fundamental para a sua operação segura, de forma a evitar que houvesse diferenças de tensão entre as diferentes partes de um avião, por exemplo, quando este é atingido por uma descarga atmosférica.

As atividades de equipotencialização e de aterramento de aeronaves, por exemplo, durante o processo de reabastecimento, evita o acúmulo de cargas eletrostáticas que são geradas pela movimentação do querosene ou da gasolina de aviação, as quais poderiam, em caso contrário, causar a ignição dos vapores combustíveis.

Nestes casos de instalações em atmosferas explosivas é também importante que o pessoal da manutenção de equipamentos eletrônicos possuam procedimentos para evitar que a eletricidade estática em suas mãos venha a danificar componentes eletrônicos sensíveis. Um dos procedimentos é exigir que estas pessoas entrem na aeronave sem luvas obrigando-os a se apoiarem no corrimão metálico das escadas de acesso que está interligada no ponto de referência da aeronave, escoando assim as cargas eletrostáticas que são geradas.

A aplicação dos conceitos de aterramento e de equipotencialização é requerido para assegurar, dentre outros requisitos de segurança, a proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas bem como contra o acúmulo indevido de cargas eletrostáticas que poderiam gerar arcos ou centelhas capazes de causar a ignição de atmosferas explosivas de gases inflamáveis ou poeiras combustíveis.

equipotencialização é utilizada para a proteção contra a geração ou o acúmulo de cargas eletrostáticas em peças metálicas que estejam indevidamente isoladas, choques elétricos, sobretensões e perturbações eletromagnéticas.

A Norma Técnica Brasileira adotada ABNT IEC TS 60079-32-1 (Atmosferas explosivas – Parte 32-1: Riscos eletrostáticos, Orientações) apresenta uma série de “orientações” sobre a segurança dos equipamentos e instalações em áreas classificadas contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis, contra o risco da presença de fontes de ignição devido à geração ou ao acúmulo de cargas eletrostáticas, que podem causar acidentes catastróficos em locais com a presença de atmosferas explosivas.

A Figura apresentada a seguir mostra um exemplo de aterramento e de equipotencialização para controle de eletricidade estática em atmosferas explosivas, com base nos requisitos especificados na ABNT IEC TS 60079‑32‑1.

Exemplos de aplicação dos conceitos de aterramento e equipotencialização de equipamentos em áreas classificada contra o acúmulo de cargas eletrostáticas. Fonte: Norma ABNT IEC TS 60079-32-1

Em áreas classificadas, a eliminação das fontes de ignição pode ser considerada como um requisito fundamental, sendo que a implantação de um sistema efetivo de aterramento e de equipotencialização representa um critério básico de projeto.

Além de evitar o acúmulo de eletricidade estática, o sistema de aterramento contribui também para a devida atuação de dispositivos de proteção contra faltas a terra, no caso da ocorrência de falhas do isolamento para a terra em equipamentos e circuitos elétricos, os quais rapidamente desligam o circuito. Caso contrário, poderia ocorrer a existência de pontos quentes com temperatura excessiva (acima da classe de temperatura do local da instalação) ou a geração de arcos elétricos devido à falha do isolamento.

Exemplo de barra de aterramento, com a conexão direta com o sistema de terra
Exemplo de equipotencialização entre partes condutivas não destinadas a condução de corrente elétrica

É apresentado a seguir um exemplo de equipotencialização de tubulações metálicas, de forma a assegurar que estejam no mesmo potencial, sem o risco de apresentarem o risco de elevadas diferenças de tensão que pudessem gerar descargas eletrostáticas capazes de atuar como fontes de ignição e resultar na explosão de atmosferas explosivas que possam estar presentes em áreas classificadas.

Exemplo de equipotencialização entre partes condutivas de tubulações metálicas

É apresentado a seguir um exemplo de equipotencialização de flanges em tubulações metálicas industriais, de forma a assegurar um mesmo potencial eletrostático e um caminho para a condução de descargas atmosféricas em instalações marítimas. Nos casos em que essas tubulações sejam pintadas, a camada de tinta de proteção contra corrosão atmosférica deve ser removida para assegurar um bom contato e uma boa equipotencialização.

Exemplos de equipotencialização de flanges de tubulações em instalações marítimas, de forma a assegurar a continuidade elétrica contra descargas atmosféricas e que as partes estejam no mesmo potencial eletrostático
Exemplos de equipotencialização de flanges de tubulações em instalações marítimas, de forma a assegurar a continuidade elétrica contra descargas atmosféricas e que as partes estejam no mesmo potencial eletrostático

Para instalações marítimas (offshore) em atmosferas explosivas, devem ser também atendidos os requisitos sobre aterramento e equipotencialização indicados na Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 61892-7 (Unidades marítimas fixas e móveis – Instalações elétricas – Parte 7: Áreas classificadas), bem como devem ser observados complementarmente, os requisitos apresentados por entidades classificadoras navais.

Os riscos da eletricidade estática associados aos condutores “isolados” em áreas classificadas

A eliminação das fontes de ignição com elevado potencial eletrostático em atmosferas explosivas pode ser considerada um ponto de partida óbvio na etapa de projeto das instalações industriais e dos equipamentos de processo. Uma das principais áreas de preocupação são aquelas que podem apresentar os denominados “condutores isolados”. Estes condutores são objetos condutivos que podem indevidamente permanecer eletricamente isolados de sistemas aterrados, de forma acidental ou inadvertida.

A isolação elétrica de objetos metálicos representa o risco de evitar que cargas eletrostáticas que tenham se acumulado no objeto possam se dissipar com segurança para o sistema de aterramento, resultando desta forma na elevação de seu potencial. No caso destes condutores isolados eletrostaticamente carregados se aproximem de um outro objeto que esteja aterrado ou com baixo potencial, pode haver o risco de ignição de uma atmosfera explosivas, devido à liberação de energia na forma de centelhas com energia capaz de causar uma explosão.

São tradicionalmente reconhecidos que alguns tipos de conjuntos de montagem (skids) interconectados no sistema de processo de uma planta, como por exemplo os equipamentos de processamento de poeiras combustíveis, representam uma preocupação de fonte de ignição em áreas classificadas, uma vez que pode haver partes metálicas ou equipamentos que podem estar eletricamente isolados entre si de forma acidental ou inadvertida.

De forma similar, também são tradicionalmente reconhecidos como uma preocupação que trechos isolados de tubulações para transporte de líquidos, gases ou para transporte pneumático podem também representar condutores isolados, resultando na geração e subsequente acúmulo de cargas eletrostáticas capazes de causar centelhamentos em atmosferas explosivas.

Exemplo de caixas de terminais ou painéis locais de controle com tipos de proteção combinados Ex “db eb”, instalados em áreas classificadas, com a instalação de cabos de aterramento e de equipotencialização

Nestes casos, se houver uma falha na continuidade de terra ou de equipotencialização, as cargas eletrostáticas não serão capazes de ser adequadamente dissipadas, permitindo a existência de uma alta tensão potencial, a qual será descarregada em uma primeira oportunidade. Desta forma, a geração e o acúmulo de cargas em equipamentos de processo ou de transporte de poeiras combustíveis, gases inflamáveis ou transporte pneumático representa um risco eletrostático em atmosferas explosivas a ser mitigado.

Pode haver nas instalações “Ex” diversos casos de condutores que permaneçam indevidamente ou inadvertidamente isolados, incluindo acoplamentos metálicos, flanges, acessórios de tubulação, válvulas, vasos transportáveis, containers portáteis, funis e até mesmo pessoas. Durante as operações diárias em instalações industriais em áreas classificadas, como na indústria do petróleo, petroquímica, farmacêutica, de alimentos e de cosméticos, os condutores isolados são considerados como sendo uma fonte possível de acidentes envolvendo ignição de atmosferas explosivas, devido ao indevido acúmulo de eletricidade estática.

Um modo prático de assegurar essa continuidade elétrica numa instalação industrial em áreas classificadas são os ensaios de continuidade elétrica, utilizados para ensaiar os subsistemas de uma PDA. Estes ensaios podem utilizados para assegurar essa equipotencialização entre estruturas metálicas, pipe rack de tubulações, bem como para validar a ligação dos subsistemas de uma PDA com o sistema de aterramento.

Valores de resistência de terra para fins de controle de eletricidade estática em atmosferas explosivas

Em instalações elétricas em atmosferas explosivas é recomendado que as partes metálicas dos equipamentos elétricos ou de processo possuam com um bom contato à terra e apresentem uma resistência da ordem de 10 Ω. Embora valores da ordem de até 1,0 MΩ sejam aceitáveis para as conexões metálicas para fins da dissipação da eletricidade estática, os valores acima de 10 Ω podem dar uma indicação inicial de surgimento de problemas (por exemplo, corrosão ou uma conexão com mau contato), sendo recomendada uma verificação de campo das instalações nestes casos. É importante que todas as conexões de terra e de equipotencialidade sejam confiáveispermanentes, não sujeitas a deterioração e submetidas a rotinas de inspeção elétrica e mecânica.

As partes condutivas móveis requerem conexões especiais para o aterramento, sendo recomendado que tenham uma resistência à terra não superior a 1,0 MΩ.

De acordo com a Norma ABNT NBR 5419/2015 o valor da resistência de aterramento deve ser o mais baixo possível, uma vez que a configuração do eletrodo de aterramento e seu comprimento mínimo seja atendido pela Fig. 3 da Norma ABNT NBR 5419-3. Esta norma não exige nenhum valor de aterramento específico, cabendo ao projetista a definição dos detalhes de projeto.

Em áreas de Zona 2 e Zona 22, onde o risco de geração de cargas eletrostáticas pode ser suficientemente baixo, a ligação à terra dos componentes metálicos, para controle exclusivo da eletricidade estática, pode não ser necessária em todos os casos, desde que haja um adequado sistema de equipotencialização.

Por princípio e critério geral de projeto, materiais condutivos ou dissipativos devem serem utilizados na fabricação dos equipamentos, de forma a evitar o acúmulo de eletricidade estática. Sob o ponto de vista de permitir a dissipação da eletricidade estática, o valor máximo para a resistência à terra de todas as partes destes equipamentos é de 1,0 MΩ, embora valores de até 100,0 MΩ possam ser aceitáveis, de acordo com as especificações indicadas na ABNT IEC TS 60079-32-1.

Como pode ser verificado estes valores de resistência à terra ou equipotencialização, sob o ponto de vista riscos eletrostáticos em áreas classificadas, que são suficientes para evitar o acúmulo de eletricidade estática capazes de gerar centelhamento, são muito mais elevados que os “tradicionais” valores de 10 Ω (valor da resistência ôhmica da malha de terra) que muitas vezes é indevidamente levado em consideração para a avaliação de acúmulo ou dissipação de cargas eletrostáticas em equipamentos de processo e flanges de tubulações áreas classificadas.

Condutores para equipotencialização de potencial de equipamentos e instalações em áreas classificadas

A Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 apresenta requisitos específicos sobre a equalização de potencial de equipamentos e instalações em áreas classificadas, especificando, dentre outros requisitos, a seção nominal de condutores de equipotencialização, ou seja, condutores que fazem com que as partes metálicas não destinadas à condução de corrente estejam devidamente equipotencializadas entre si e com o sistema de aterramento.

A seção nominal mínima dos condutores de equipotencialização para a conexão principal para uma barra de aterramento deve ser de 6 mm2 e as conexões suplementares devem possuir uma seção nominal mínima de 4 mm2. A especificação da seção nominal dos condutores de equipotencialização deve levar em consideração a utilização de condutores com seções nominais maiores, devido à necessidade de resistência mecânica contra impactos, queda de objetos sobre os cabos e possibilidade de tráfego de pessoas ou de equipamentos pesados.

Por conexão “principal” pode ser entendido, por exemplo, o cabo que interliga diretamente (equipotencializa) uma malha de terra com uma barra de terra “principal”. Na Norma ABNT NBR 5419 esta barra é denominada de BEP (Barramento de Equipotencialização Principal). Por conexões “Suplementares” pode ser entendido, por exemplo, um cabo de equipotencialização que interliga uma barra terra “principal com uma barra de terra “secundária”. Na Norma ABNT NBR 5419 este barramento é denominado BEL (Barramento De Equipotencialização Local), instalada no interior de um painel de controle ou de uma caixa de terminais.

Muitas vezes este conceito é aplicado de forma “conservativa”, sob o ponto de vista da frequente existência de uma conexão metálica dos equipamentos “Ex” com tubulações que já estão solidamente equipotencializadas com o sistema de terra. A possibilidade de não conexão por meio de cabos de equipotencialização a equipamentos “Ex” que já estejam equipotencializados por meio de conexão sólida com estruturas já equipotencializadas e aterradas é indicado na Seção “equalização de potencial” da Técnica Brasileira adotada Norma ABNT NBR IEC 60079-14. Nestes casos, a instalação eventualmente “desnecessária” de longos cabos de equipotencialização implicam em maior custo de aquisição de material e de montagem, sem a respectiva elevação dos níveis de segurança “Ex”, à luz dos requisitos de “equalização de potencial” apresentados na Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14.

Exemplo de botoeiras locais de controle com tipos de proteção combinados Ex “db eb mb”, instaladas em áreas classificadas, com a instalação de cabos de aterramento e de equipotencialização

Sobre a necessidade da equalização de potencial, a Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 indica que “prensa-cabos que incorporam dispositivos de fixação que fixem a malha ou a armadura do cabo podem ser utilizados para fornecer à ligação equipotencial”. Sobre este tema, a Norma ABNT NBR IEC 60079-14 indica também que “Invólucros metálicos de equipamentos intrinsecamente seguros ou de energia limitada não necessitam estar conectados a um sistema de ligação equipotencial”.

Como pode ser verificado não são todos os equipamentos ou instrumentos “Ex” que necessitam possuir condutores de equipotencialização. Por exemplo, se um instrumento “Ex” estiver solidamente fixado a uma estrutura metálica, como um suporte de fixação ou tubulação, que proporciona uma equalização muito melhor que um condutor com seção de 4 mm2, a qual que proporcione uma efetiva ligação equipotencial com o sistema de terranão existe, neste caso, de acordo com a Norma ABNT NBR IEC 60079-14, a necessidade da instalação de um condutor de equipotencialização específico. Este tipo de montagem pode ser verificado em muitas instalações de campo para instrumentos “Ex”. Os ensaios de continuidade elétrica são procedimentos de trabalho que auxiliam na verificação dessa continuidade.

Neste mesmo exemplo, caso a estrutura metálica de suportação do equipamento “Ex” esteja fixada em material não condutor, como no concreto (material não condutivo), existe a necessidade desta estrutura metálica ser equipotencializada com o sistema de terra, por meio de um cabo com seção de 4 mm2. Com esta “equipotencialização” da estrutura metálica, os equipamentos “Ex” a serem nela fixados não necessitam possuir um condutor “específico” de equipotencialização. Este tipo de ligação equipotencial está claramente indicado na Norma ABNT NBR IEC 60079-14: “Partes condutoras expostas não necessitam estar individualmente conectadas ao sistema de ligação equipotencial, se eles estiverem firmemente fixados e em contato metálico com partes estruturais condutoras ou tubulações que são conectadas ao sistema de ligação equipotencial.”

Por este motivo, de acordo com os requisitos da Norma ABNT NBR IEC 6009-14, os instrumentos, caixas de junção elétrica, botoeiras, instrumentos ou equipamentos de telecomunicações somente necessitam possuir um condutor “específico” para equipotencialização caso estejam fixados em uma estrutura não condutora, a qual não proporcione uma efetiva ligação equipotencial. Nestes casos “particulares”, deve haver um cabo com seção nominal de 4 mm2 que interliga uma barra de terra principal com uma barra de terra secundária que esteja instalada no interior destes equipamentos que estejam eventualmente “isolados” (não equipotencializados). Nos casos em que não seja feita a equipotencialização da estrutura metálica engastada no concreto, então os equipamentos e instrumentos “Ex” fixados nesta estrutura “isolada” devem ser individualmente equipotencializados com cabos com seção nominal de 4 mm2.

De acordo com os requisitos apresentados na Norma Regulamentadora NR-10 (Segurança em serviços e instalações elétricas), o projeto das instalações elétricas, tanto em áreas classificadas como em áreas não classificada, deve definir a configuração do esquema de aterramento, a obrigatoriedade ou não da interligação entre o condutor neutro e o de proteção e a conexão à terra das partes condutoras não destinadas à condução da eletricidade.

Exemplo de ligação equipotencial por meio de barra de equipotencialização e centelhadores encapsulados com certificação “Ex”

Procedimentos requeridos para a gestão do risco contra o acúmulo de cargas eletrostáticas em áreas classificadas

São apresentados a seguir os principais procedimentos para evitar o risco de ignição em áreas classificadas em função do indevido acúmulo de elevados níveis de eletricidade estática:

  • Verificar rotineiramente o aterramento de todas as partes condutivas dos equipamentos e das instalações elétricas, mecânicas, de caldeiraria, tubulação e de processo
  • Realizar periodicamente medições do aterramento com instrumentos adequados para a classificação de áreas do local da utilização. A resistência para a terra, sob o ponto de vista da equipotencialidade para permitir a “dissipação” de cargas eletrostáticas não deve exceder o valor de 1,0 MΩ
  • As medições de aterramento devem ser feitas com frequência adequada, sendo os resultados devidamente documentado e registrado no prontuário das instalações, para acompanhamento dos valores “históricos” medidos ao longo do tempo, por meio de curvas de “tendências”
  • As conexões elétricas para aterramento e equipotencialização devem ser seguras contra os riscos de um autoafrouxamento e devem minimizar o risco de corrosão galvânica que possa reduzir a efetividade da conexão
  • As partes condutivas expostas não necessitam obrigatoriamente estar individualmente conectadas por meio de cabos ao sistema de ligação equipotencial se elas estiverem firmemente fixadas e em contato metálico com partes estruturais condutivas, como estruturas metálicas ou tubulações de processo que estejam, por sua vez, conectadas ao sistema de ligação equipotencial
  • A limitação de correntes de falta à terra (magnitude ou duração) em estruturas ou invólucros e a prevenção de potenciais elevados em condutores de ligação equipotencial são essenciais para a segurança das instalações em atmosferas explosivas. Se um sistema de aterramento do tipo TN for utilizado, ele deve ser do tipo TN-S, com um neutro (N) e condutor de proteção (PE) SEPARADOS na área classificada, como mostrado na Figura a seguir. Os condutores de neutro e de proteção não podem ser conectados juntos, ou combinados em um único condutor, em área classificada.
  • Todos os procedimentos de inspeção visual, correções dos desvios ou ensaios devem ser documentado formalmente por meio de um memorial descritivo, que colabora nos serviços futuros periódicos de inspeções periódicas.

Sistema de aterramento em áreas classificadas

De acordo com os requisitos da Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 (Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas), quando for utilizado o sistema de aterramento do tipo TN (Sistema aterrado na fonte e conexão da carga por meio de condutor de proteção), o sistema deve ser do tipo TN-S, com o condutor de proteção SEPARADO do condutor de neutro em áreas classificadas.

Folha de rosto da Norma Técnica brasileira adotada (idêntica à respectiva norma internacional) ABNT NBR IEC 60079-14 – Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas, incluindo inspeções iniciais

A limitação de correntes de falta à terra, em termos de magnitude e de duração, em estruturas ou invólucros e a prevenção de potenciais elevados de tensão em condutores de ligação equipotencial são essenciais para a segurança das instalações em atmosferas explosivas.

Proteção contra descargas atmosféricas em tanques de armazenamento de gases e líquidos inflamáveis em áreas classificadas

Os requisitos contra os efeitos de descargas atmosféricas em equipamentos e instalações em atmosferas explosivas estão especificados nas Normas Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 (Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas) e Norma ABNT NBR 5419-3 (Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida) – ANEXO D (Informação adicional para SPDA no caso de estruturas com risco de explosão).

Folha de rosto da Norma Técnica brasileira ABNT NBR 5419-3 – Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida

Todos os elementos do SPDA externo (subsistemas de captação e descida) devem ficar a pelo menos 1 m distante de áreas classificadas (Zonas). Os condutores instalados devem ter continuidade elétrica assegurada. Onde a zona de risco estiver localizada diretamente sob uma placa de metal que possa ser perfurada por uma descarga atmosférica esta deve ser provida de um subsistema de captação.

Equipamentos ou tanques fechados, fabricados de aço, com áreas internas definidas como ZONA 0 e ZONA 20, devem ter uma ESPESSURA DE PAREDE DE NO MÍNIMO, 5,0 mm nos locais onde for possível o impacto direto de uma descarga atmosférica. Se as paredes tiverem espessura inferior à 5,0 mm, um subsistema de captação deve ser instalado.

Tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis com a instalação de um subsistema de captação

Para um sistema de proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas de tanques de armazenamento contendo líquidos inflamáveis, deve ser ressaltado que muitos tipos de estruturas utilizadas são normalmente considerados autoprotegidos, ou seja, contidos totalmente dentro de recipientes metálicos, contínuos, com uma espessura de parede superior a 5,0 mm de aço ou 7,0 mm de alumínio, sem espaços que permitam centelhamento.

Deve ser ressaltado que para que esses tanques sejam considerados autoprotegidos é necessário que o seu fundo esteja diretamente em contado com o solo, para a devida dissipação das correntes da descargas atmosféricas. Para tanques que não estejam diretamente apoiados no solo, por exemplo apoiados em vigas de concreto ou em solos com camadas de brita, medidas adicionais devem ser adotadas para assegurar a continuidade dessas correntes de descarga até o solo.


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Data de Criação11/12/2024
Última Atualização02/01/2025
Requisitos de aterramento, equipotencialização, mitigação de eletricidade estática e PDA em áreas classificadas
Por Roberval Bulgarelli e Normando Alves
Sinopse: Este artigo trata da necessidade do devido aterramento ou equipotencialização de equipamentos e instalações de instrumentação, automação, telecomunicações, elétricas e mecânicas em áreas classificadas. Este artigo trata também da mitigação contra o acúmulo de cargas eletrostáticas em áreas classificadas, bem como da proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas nestas áreas de risco, os quais podem representar fontes de ignição de atmosferas explosivas formadas por gases inflamáveis ou poeiras combustíveis que podem estar presentes nas instalações “Ex”.
O objetivo é manter as instalações industriais “Ex” funcionais, evitando paradas desnecessárias, preservando o patrimônio e também preservando vidas. Este artigo irá também abordar a PDA (Proteção contra Descargas Atmosférica) uma vez que a Norma ABNT NBR 5419 não é especifica para esses ambientes em áreas classificadas, mas apresenta informações e cuidados necessários que devem ser adotados nos projetos para garantir a segurança das instalações “Ex”.
Aterramento e equipotencialização em áreas classificadas
Para um melhor entendimento sobre este assunto, de fundamental importância para a segurança das instalações em áreas classificadas contra a indevida existência de fontes de ignição, sob o ponto de vista de “definições”, o termo “EQUIPOTENCIALIZAR” significa deixar tudo no mesmo potencial. A equipotencialização é a técnica utilizada para minimizar a diferença de potencial entre dois objetos condutivos, de forma que fiquem no mesmo valor ou caso exista a DDP ela seja o mais próximo possível de zero. Os equipamentos e objetos equipotencializados, nestes casos não são necessariamente aterrados. Também sob o ponto de vista de definições, o termo “ATERRAMENTO”, significa a técnica de equalizar a diferença de potencial entre dois objetos condutivos e o terra.
combinação das técnicas de equipotencialização e de aterramento é utilizada de forma a manter o potencial do sistema sob consideração no potencial zero do sistema de terra, tanto em instalações em áreas classificadas como em áreas não classificadas.
Podem ser citados como os principais objetivos dos circuitos de aterramento e equipotencialização:
Eliminar a possibilidade de choques elétricos para as pessoas
Proporcionar a devida operação de dispositivos de proteção contra sobrecorrente, de forma que o tempo de duração das correntes de falta seja minimizado
Equalizar o potencial de tensão de partes metálicas não destinadas à condução de corrente
Evitar o acúmulo de cargas eletrostáticas geradas pela movimentação de fluidos sólidos, líquidos ou gasosos, nos equipamentos de processo
De forma diferente do aterramento, onde os elementos condutores obrigatoriamente precisam ter contato “direto” com o sistema de terra, a equipotencialização não envolve a ligação “direta” com o sistema de terra. No aterramento é feita uma ligação elétrica intencional e de baixa impedância com o sistema de terra. Na equipotencialização de equipamentos, o principal objetivo é fazer que os elementos condutores, as massas e a terra estejam o mais próximo possível de um mesmo potencial.
O conceito de aterramento envolve necessariamente algum tipo de contato “direto” das massas e dos elementos condutores com o sistema de terra, com o objetivo de fazer com que todos os componentes do sistema de aterramento fiquem no potencial mais próximo possível do sistema de terra. Por exemplo, quando é feito um aterramento em um transformador ou em um painel, o objetivo é que as massas destes equipamentos fiquem “diretamente” no potencial do sistema de terra.
O conceito de equipotencialização não envolve necessariamente uma ligação “direta” com o sistema de terra. Na equipotencialização o principal objetivo é fazer com que todas as massas e elementos condutores de diferentes equipamentos estejam no mesmo potencial entre si, independentemente do valor deste potencial em relação à terra.
Em uma aeronave, por exemplo, todas as massas e elementos condutores são equipotencializados, ou seja, interligados entre si, mas estas massas e elementos condutores não estão conectados ao sistema de terra. Mesmo não existindo a aplicação do conceito do “aterramento” em uma aeronave, a equipotencialização de todas as suas partes é fundamental para a sua operação segura, de forma a evitar que houvesse diferenças de tensão entre as diferentes partes de um avião, por exemplo, quando este é atingido por uma descarga atmosférica.
As atividades de equipotencialização e de aterramento de aeronaves, por exemplo, durante o processo de reabastecimento, evita o acúmulo de cargas eletrostáticas que são geradas pela movimentação do querosene ou da gasolina de aviação, as quais poderiam, em caso contrário, causar a ignição dos vapores combustíveis.
Nestes casos de instalações em atmosferas explosivas é também importante que o pessoal da manutenção de equipamentos eletrônicos possuam procedimentos para evitar que a eletricidade estática em suas mãos venha a danificar componentes eletrônicos sensíveis. Um dos procedimentos é exigir que estas pessoas entrem na aeronave sem luvas obrigando-os a se apoiarem no corrimão metálico das escadas de acesso que está interligada no ponto de referência da aeronave, escoando assim as cargas eletrostáticas que são geradas.
A aplicação dos conceitos de aterramento e de equipotencialização é requerido para assegurar, dentre outros requisitos de segurança, a proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas bem como contra o acúmulo indevido de cargas eletrostáticas que poderiam gerar arcos ou centelhas capazes de causar a ignição de atmosferas explosivas de gases inflamáveis ou poeiras combustíveis.
equipotencialização é utilizada para a proteção contra a geração ou o acúmulo de cargas eletrostáticas em peças metálicas que estejam indevidamente isoladas, choques elétricos, sobretensões e perturbações eletromagnéticas.
A Norma Técnica Brasileira adotada ABNT IEC TS 60079-32-1 (Atmosferas explosivas – Parte 32-1: Riscos eletrostáticos, Orientações) apresenta uma série de “orientações” sobre a segurança dos equipamentos e instalações em áreas classificadas contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis, contra o risco da presença de fontes de ignição devido à geração ou ao acúmulo de cargas eletrostáticas, que podem causar acidentes catastróficos em locais com a presença de atmosferas explosivas.



A Figura apresentada a seguir mostra um exemplo de aterramento e de equipotencialização para controle de eletricidade estática em atmosferas explosivas, com base nos requisitos especificados na ABNT IEC TS 60079‑32‑1.



Exemplos de aplicação dos conceitos de aterramento e equipotencialização de equipamentos em áreas classificada contra o acúmulo de cargas eletrostáticas. Fonte: Norma ABNT IEC TS 60079-32-1
Em áreas classificadas, a eliminação das fontes de ignição pode ser considerada como um requisito fundamental, sendo que a implantação de um sistema efetivo de aterramento e de equipotencialização representa um critério básico de projeto.
Além de evitar o acúmulo de eletricidade estática, o sistema de aterramento contribui também para a devida atuação de dispositivos de proteção contra faltas a terra, no caso da ocorrência de falhas do isolamento para a terra em equipamentos e circuitos elétricos, os quais rapidamente desligam o circuito. Caso contrário, poderia ocorrer a existência de pontos quentes com temperatura excessiva (acima da classe de temperatura do local da instalação) ou a geração de arcos elétricos devido à falha do isolamento.
Exemplo de barra de aterramento, com a conexão direta com o sistema de terra
Exemplo de equipotencialização entre partes condutivas não destinadas a condução de corrente elétrica
É apresentado a seguir um exemplo de equipotencialização de tubulações metálicas, de forma a assegurar que estejam no mesmo potencial, sem o risco de apresentarem o risco de elevadas diferenças de tensão que pudessem gerar descargas eletrostáticas capazes de atuar como fontes de ignição e resultar na explosão de atmosferas explosivas que possam estar presentes em áreas classificadas.
Exemplo de equipotencialização entre partes condutivas de tubulações metálicas
É apresentado a seguir um exemplo de equipotencialização de flanges em tubulações metálicas industriais, de forma a assegurar um mesmo potencial eletrostático e um caminho para a condução de descargas atmosféricas em instalações marítimas. Nos casos em que essas tubulações sejam pintadas, a camada de tinta de proteção contra corrosão atmosférica deve ser removida para assegurar um bom contato e uma boa equipotencialização.
Exemplos de equipotencialização de flanges de tubulações em instalações marítimas, de forma a assegurar a continuidade elétrica contra descargas atmosféricas e que as partes estejam no mesmo potencial eletrostático
Exemplos de equipotencialização de flanges de tubulações em instalações marítimas, de forma a assegurar a continuidade elétrica contra descargas atmosféricas e que as partes estejam no mesmo potencial eletrostático
Para instalações marítimas (offshore) em atmosferas explosivas, devem ser também atendidos os requisitos sobre aterramento e equipotencialização indicados na Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 61892-7 (Unidades marítimas fixas e móveis – Instalações elétricas – Parte 7: Áreas classificadas), bem como devem ser observados complementarmente, os requisitos apresentados por entidades classificadoras navais.
Os riscos da eletricidade estática associados aos condutores “isolados” em áreas classificadas
A eliminação das fontes de ignição com elevado potencial eletrostático em atmosferas explosivas pode ser considerada um ponto de partida óbvio na etapa de projeto das instalações industriais e dos equipamentos de processo. Uma das principais áreas de preocupação são aquelas que podem apresentar os denominados “condutores isolados”. Estes condutores são objetos condutivos que podem indevidamente permanecer eletricamente isolados de sistemas aterrados, de forma acidental ou inadvertida.
A isolação elétrica de objetos metálicos representa o risco de evitar que cargas eletrostáticas que tenham se acumulado no objeto possam se dissipar com segurança para o sistema de aterramento, resultando desta forma na elevação de seu potencial. No caso destes condutores isolados eletrostaticamente carregados se aproximem de um outro objeto que esteja aterrado ou com baixo potencial, pode haver o risco de ignição de uma atmosfera explosivas, devido à liberação de energia na forma de centelhas com energia capaz de causar uma explosão.
São tradicionalmente reconhecidos que alguns tipos de conjuntos de montagem (skids) interconectados no sistema de processo de uma planta, como por exemplo os equipamentos de processamento de poeiras combustíveis, representam uma preocupação de fonte de ignição em áreas classificadas, uma vez que pode haver partes metálicas ou equipamentos que podem estar eletricamente isolados entre si de forma acidental ou inadvertida.
De forma similar, também são tradicionalmente reconhecidos como uma preocupação que trechos isolados de tubulações para transporte de líquidos, gases ou para transporte pneumático podem também representar condutores isolados, resultando na geração e subsequente acúmulo de cargas eletrostáticas capazes de causar centelhamentos em atmosferas explosivas.
Exemplo de caixas de terminais ou painéis locais de controle com tipos de proteção combinados Ex “db eb”, instalados em áreas classificadas, com a instalação de cabos de aterramento e de equipotencialização
Nestes casos, se houver uma falha na continuidade de terra ou de equipotencialização, as cargas eletrostáticas não serão capazes de ser adequadamente dissipadas, permitindo a existência de uma alta tensão potencial, a qual será descarregada em uma primeira oportunidade. Desta forma, a geração e o acúmulo de cargas em equipamentos de processo ou de transporte de poeiras combustíveis, gases inflamáveis ou transporte pneumático representa um risco eletrostático em atmosferas explosivas a ser mitigado.
Pode haver nas instalações “Ex” diversos casos de condutores que permaneçam indevidamente ou inadvertidamente isolados, incluindo acoplamentos metálicos, flanges, acessórios de tubulação, válvulas, vasos transportáveis, containers portáteis, funis e até mesmo pessoas. Durante as operações diárias em instalações industriais em áreas classificadas, como na indústria do petróleo, petroquímica, farmacêutica, de alimentos e de cosméticos, os condutores isolados são considerados como sendo uma fonte possível de acidentes envolvendo ignição de atmosferas explosivas, devido ao indevido acúmulo de eletricidade estática.
Um modo prático de assegurar essa continuidade elétrica numa instalação industrial em áreas classificadas são os ensaios de continuidade elétrica, utilizados para ensaiar os subsistemas de uma PDA. Estes ensaios podem utilizados para assegurar essa equipotencialização entre estruturas metálicas, pipe rack de tubulações, bem como para validar a ligação dos subsistemas de uma PDA com o sistema de aterramento.
Valores de resistência de terra para fins de controle de eletricidade estática em atmosferas explosivas
Em instalações elétricas em atmosferas explosivas é recomendado que as partes metálicas dos equipamentos elétricos ou de processo possuam com um bom contato à terra e apresentem uma resistência da ordem de 10 Ω. Embora valores da ordem de até 1,0 MΩ sejam aceitáveis para as conexões metálicas para fins da dissipação da eletricidade estática, os valores acima de 10 Ω podem dar uma indicação inicial de surgimento de problemas (por exemplo, corrosão ou uma conexão com mau contato), sendo recomendada uma verificação de campo das instalações nestes casos. É importante que todas as conexões de terra e de equipotencialidade sejam confiáveispermanentes, não sujeitas a deterioração e submetidas a rotinas de inspeção elétrica e mecânica.
As partes condutivas móveis requerem conexões especiais para o aterramento, sendo recomendado que tenham uma resistência à terra não superior a 1,0 MΩ.
De acordo com a Norma ABNT NBR 5419/2015 o valor da resistência de aterramento deve ser o mais baixo possível, uma vez que a configuração do eletrodo de aterramento e seu comprimento mínimo seja atendido pela Fig. 3 da Norma ABNT NBR 5419-3. Esta norma não exige nenhum valor de aterramento específico, cabendo ao projetista a definição dos detalhes de projeto.
Em áreas de Zona 2 e Zona 22, onde o risco de geração de cargas eletrostáticas pode ser suficientemente baixo, a ligação à terra dos componentes metálicos, para controle exclusivo da eletricidade estática, pode não ser necessária em todos os casos, desde que haja um adequado sistema de equipotencialização.
Por princípio e critério geral de projeto, materiais condutivos ou dissipativos devem serem utilizados na fabricação dos equipamentos, de forma a evitar o acúmulo de eletricidade estática. Sob o ponto de vista de permitir a dissipação da eletricidade estática, o valor máximo para a resistência à terra de todas as partes destes equipamentos é de 1,0 MΩ, embora valores de até 100,0 MΩ possam ser aceitáveis, de acordo com as especificações indicadas na ABNT IEC TS 60079-32-1.
Como pode ser verificado estes valores de resistência à terra ou equipotencialização, sob o ponto de vista riscos eletrostáticos em áreas classificadas, que são suficientes para evitar o acúmulo de eletricidade estática capazes de gerar centelhamento, são muito mais elevados que os “tradicionais” valores de 10 Ω (valor da resistência ôhmica da malha de terra) que muitas vezes é indevidamente levado em consideração para a avaliação de acúmulo ou dissipação de cargas eletrostáticas em equipamentos de processo e flanges de tubulações áreas classificadas.
Condutores para equipotencialização de potencial de equipamentos e instalações em áreas classificadas
A Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 apresenta requisitos específicos sobre a equalização de potencial de equipamentos e instalações em áreas classificadas, especificando, dentre outros requisitos, a seção nominal de condutores de equipotencialização, ou seja, condutores que fazem com que as partes metálicas não destinadas à condução de corrente estejam devidamente equipotencializadas entre si e com o sistema de aterramento.
A seção nominal mínima dos condutores de equipotencialização para a conexão principal para uma barra de aterramento deve ser de 6 mm2 e as conexões suplementares devem possuir uma seção nominal mínima de 4 mm2. A especificação da seção nominal dos condutores de equipotencialização deve levar em consideração a utilização de condutores com seções nominais maiores, devido à necessidade de resistência mecânica contra impactos, queda de objetos sobre os cabos e possibilidade de tráfego de pessoas ou de equipamentos pesados.
Por conexão “principal” pode ser entendido, por exemplo, o cabo que interliga diretamente (equipotencializa) uma malha de terra com uma barra de terra “principal”. Na Norma ABNT NBR 5419 esta barra é denominada de BEP (Barramento de Equipotencialização Principal). Por conexões “Suplementares” pode ser entendido, por exemplo, um cabo de equipotencialização que interliga uma barra terra “principal com uma barra de terra “secundária”. Na Norma ABNT NBR 5419 este barramento é denominado BEL (Barramento De Equipotencialização Local), instalada no interior de um painel de controle ou de uma caixa de terminais.
Muitas vezes este conceito é aplicado de forma “conservativa”, sob o ponto de vista da frequente existência de uma conexão metálica dos equipamentos “Ex” com tubulações que já estão solidamente equipotencializadas com o sistema de terra. A possibilidade de não conexão por meio de cabos de equipotencialização a equipamentos “Ex” que já estejam equipotencializados por meio de conexão sólida com estruturas já equipotencializadas e aterradas é indicado na Seção “equalização de potencial” da Técnica Brasileira adotada Norma ABNT NBR IEC 60079-14. Nestes casos, a instalação eventualmente “desnecessária” de longos cabos de equipotencialização implicam em maior custo de aquisição de material e de montagem, sem a respectiva elevação dos níveis de segurança “Ex”, à luz dos requisitos de “equalização de potencial” apresentados na Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14.
Exemplo de botoeiras locais de controle com tipos de proteção combinados Ex “db eb mb”, instaladas em áreas classificadas, com a instalação de cabos de aterramento e de equipotencialização
Sobre a necessidade da equalização de potencial, a Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 indica que “prensa-cabos que incorporam dispositivos de fixação que fixem a malha ou a armadura do cabo podem ser utilizados para fornecer à ligação equipotencial”. Sobre este tema, a Norma ABNT NBR IEC 60079-14 indica também que “Invólucros metálicos de equipamentos intrinsecamente seguros ou de energia limitada não necessitam estar conectados a um sistema de ligação equipotencial”.
Como pode ser verificado não são todos os equipamentos ou instrumentos “Ex” que necessitam possuir condutores de equipotencialização. Por exemplo, se um instrumento “Ex” estiver solidamente fixado a uma estrutura metálica, como um suporte de fixação ou tubulação, que proporciona uma equalização muito melhor que um condutor com seção de 4 mm2, a qual que proporcione uma efetiva ligação equipotencial com o sistema de terranão existe, neste caso, de acordo com a Norma ABNT NBR IEC 60079-14, a necessidade da instalação de um condutor de equipotencialização específico. Este tipo de montagem pode ser verificado em muitas instalações de campo para instrumentos “Ex”. Os ensaios de continuidade elétrica são procedimentos de trabalho que auxiliam na verificação dessa continuidade.
Neste mesmo exemplo, caso a estrutura metálica de suportação do equipamento “Ex” esteja fixada em material não condutor, como no concreto (material não condutivo), existe a necessidade desta estrutura metálica ser equipotencializada com o sistema de terra, por meio de um cabo com seção de 4 mm2. Com esta “equipotencialização” da estrutura metálica, os equipamentos “Ex” a serem nela fixados não necessitam possuir um condutor “específico” de equipotencialização. Este tipo de ligação equipotencial está claramente indicado na Norma ABNT NBR IEC 60079-14: “Partes condutoras expostas não necessitam estar individualmente conectadas ao sistema de ligação equipotencial, se eles estiverem firmemente fixados e em contato metálico com partes estruturais condutoras ou tubulações que são conectadas ao sistema de ligação equipotencial.”
Por este motivo, de acordo com os requisitos da Norma ABNT NBR IEC 6009-14, os instrumentos, caixas de junção elétrica, botoeiras, instrumentos ou equipamentos de telecomunicações somente necessitam possuir um condutor “específico” para equipotencialização caso estejam fixados em uma estrutura não condutora, a qual não proporcione uma efetiva ligação equipotencial. Nestes casos “particulares”, deve haver um cabo com seção nominal de 4 mm2 que interliga uma barra de terra principal com uma barra de terra secundária que esteja instalada no interior destes equipamentos que estejam eventualmente “isolados” (não equipotencializados). Nos casos em que não seja feita a equipotencialização da estrutura metálica engastada no concreto, então os equipamentos e instrumentos “Ex” fixados nesta estrutura “isolada” devem ser individualmente equipotencializados com cabos com seção nominal de 4 mm2.
De acordo com os requisitos apresentados na Norma Regulamentadora NR-10 (Segurança em serviços e instalações elétricas), o projeto das instalações elétricas, tanto em áreas classificadas como em áreas não classificada, deve definir a configuração do esquema de aterramento, a obrigatoriedade ou não da interligação entre o condutor neutro e o de proteção e a conexão à terra das partes condutoras não destinadas à condução da eletricidade.
Exemplo de ligação equipotencial por meio de barra de equipotencialização e centelhadores encapsulados com certificação “Ex”
Procedimentos requeridos para a gestão do risco contra o acúmulo de cargas eletrostáticas em áreas classificadas
São apresentados a seguir os principais procedimentos para evitar o risco de ignição em áreas classificadas em função do indevido acúmulo de elevados níveis de eletricidade estática:
Verificar rotineiramente o aterramento de todas as partes condutivas dos equipamentos e das instalações elétricas, mecânicas, de caldeiraria, tubulação e de processo
Realizar periodicamente medições do aterramento com instrumentos adequados para a classificação de áreas do local da utilização. A resistência para a terra, sob o ponto de vista da equipotencialidade para permitir a “dissipação” de cargas eletrostáticas não deve exceder o valor de 1,0 MΩ
As medições de aterramento devem ser feitas com frequência adequada, sendo os resultados devidamente documentado e registrado no prontuário das instalações, para acompanhamento dos valores “históricos” medidos ao longo do tempo, por meio de curvas de “tendências”
As conexões elétricas para aterramento e equipotencialização devem ser seguras contra os riscos de um autoafrouxamento e devem minimizar o risco de corrosão galvânica que possa reduzir a efetividade da conexão
As partes condutivas expostas não necessitam obrigatoriamente estar individualmente conectadas por meio de cabos ao sistema de ligação equipotencial se elas estiverem firmemente fixadas e em contato metálico com partes estruturais condutivas, como estruturas metálicas ou tubulações de processo que estejam, por sua vez, conectadas ao sistema de ligação equipotencial
A limitação de correntes de falta à terra (magnitude ou duração) em estruturas ou invólucros e a prevenção de potenciais elevados em condutores de ligação equipotencial são essenciais para a segurança das instalações em atmosferas explosivas. Se um sistema de aterramento do tipo TN for utilizado, ele deve ser do tipo TN-S, com um neutro (N) e condutor de proteção (PE) SEPARADOS na área classificada, como mostrado na Figura a seguir. Os condutores de neutro e de proteção não podem ser conectados juntos, ou combinados em um único condutor, em área classificada.
Todos os procedimentos de inspeção visual, correções dos desvios ou ensaios devem ser documentado formalmente por meio de um memorial descritivo, que colabora nos serviços futuros periódicos de inspeções periódicas.
Sistema de aterramento em áreas classificadas
De acordo com os requisitos da Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 (Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas), quando for utilizado o sistema de aterramento do tipo TN (Sistema aterrado na fonte e conexão da carga por meio de condutor de proteção), o sistema deve ser do tipo TN-S, com o condutor de proteção SEPARADO do condutor de neutro em áreas classificadas.
Folha de rosto da Norma Técnica brasileira adotada (idêntica à respectiva norma internacional) ABNT NBR IEC 60079-14 – Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas, incluindo inspeções iniciais
A limitação de correntes de falta à terra, em termos de magnitude e de duração, em estruturas ou invólucros e a prevenção de potenciais elevados de tensão em condutores de ligação equipotencial são essenciais para a segurança das instalações em atmosferas explosivas.



Proteção contra descargas atmosféricas em tanques de armazenamento de gases e líquidos inflamáveis em áreas classificadas
Os requisitos contra os efeitos de descargas atmosféricas em equipamentos e instalações em atmosferas explosivas estão especificados nas Normas Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 (Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas) e Norma ABNT NBR 5419-3 (Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida) – ANEXO D (Informação adicional para SPDA no caso de estruturas com risco de explosão).
Folha de rosto da Norma Técnica brasileira ABNT NBR 5419-3 – Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida
Todos os elementos do SPDA externo (subsistemas de captação e descida) devem ficar a pelo menos 1 m distante de áreas classificadas (Zonas). Os condutores instalados devem ter continuidade elétrica assegurada. Onde a zona de risco estiver localizada diretamente sob uma placa de metal que possa ser perfurada por uma descarga atmosférica esta deve ser provida de um subsistema de captação.
Equipamentos ou tanques fechados, fabricados de aço, com áreas internas definidas como ZONA 0 e ZONA 20, devem ter uma ESPESSURA DE PAREDE DE NO MÍNIMO, 5,0 mm nos locais onde for possível o impacto direto de uma descarga atmosférica. Se as paredes tiverem espessura inferior à 5,0 mm, um subsistema de captação deve ser instalado.
Tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis com a instalação de um subsistema de captação
Para um sistema de proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas de tanques de armazenamento contendo líquidos inflamáveis, deve ser ressaltado que muitos tipos de estruturas utilizadas são normalmente considerados autoprotegidos, ou seja, contidos totalmente dentro de recipientes metálicos, contínuos, com uma espessura de parede superior a 5,0 mm de aço ou 7,0 mm de alumínio, sem espaços que permitam centelhamento.
Deve ser ressaltado que para que esses tanques sejam considerados autoprotegidos é necessário que o seu fundo esteja diretamente em contado com o solo, para a devida dissipação das correntes da descargas atmosféricas. Para tanques que não estejam diretamente apoiados no solo, por exemplo apoiados em vigas de concreto ou em solos com camadas de brita, medidas adicionais devem ser adotadas para assegurar a continuidade dessas correntes de descarga até o solo.

Exemplos de tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis do tipo “autoprotegidos”

Tanques metálicos “individuais” instalados isoladamente em áreas classificadas, devem ser ligados ao eletrodo de aterramento por meio de duas interligações, no mínimo, dispostas equidistantemente no perímetro, para dimensões horizontais, diâmetro ou comprimento até 20 m, ou duas interligações mais uma interligação adicional a cada 10 m de perímetro, dispostas equidistantemente, para dimensões horizontais, diâmetro ou comprimento acima de 20 m.

Exemplo de tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis “agrupados” em terminal de produtos químicos

Para tanques de armazenamento agrupados em áreas classificadas, por exemplo, em refinarias e pátios de tanques de armazenamento de terminais de combustíveis, o aterramento de cada tanque em um ÚNICO ponto é suficiente, independentemente da maior dimensão horizontal. Quando dispostos em pátios, os tanques devem estar INTERCONECTADOS (por exemplo, por meio das tubulações de processo)

Exemplo de tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis “agrupados” em terminal de produtos químicos

No caso de tanques de armazenamento de produtos inflamáveis com TETO FLUTUANTE, o teto flutuante deve ser interligado à carcaça principal do tanque de forma eficaz. O projeto dos selos e derivadores e suas relativas localizações necessitam ser cuidadosamente considerados de forma que o risco de qualquer eventual ignição da mistura explosiva por um centelhamento seja reduzido ao menor nível possível.

Exemplo de ligação de “shunts” sobre o selo de vedação, em tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis com teto do tipo “flutuante”

Quando uma escada móvel for instalada, condutores de equipotencialização, flexíveis de 35 mm2, devem ser conectados nas dobradiças da escadaentre a escada e o topo do tanque entre a escada e o teto flutuante. Quando uma escada móvel não for instalada no tanque de teto flutuante, um ou mais condutores flexíveis de equipotencialização de 35 mm2 devem ser conectados entre a estrutura principal do tanque e o teto flutuante.

Sistema retrátil de cabo e roldana para equipotencialização de tanques com teto flutuante

Os Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) devem ser posicionados preferencialmente FORA das zonas de risco, quando praticável. Dispositivos de proteção contra surtos localizados dentro de áreas classificadas devem possuir certificação “Ex” para instalação.

Dispositivo de proteção contra surto (DPS) certificado para instalação em áreas classificadas, conectado a instrumentos transmissores
Exemplo de instrumento transmissor intrinsecamente seguro instalado em área classificada, utilizando um DPS com certificação “Ex”

De acordo com a Norma Técnica Brasileira ABNT NBR 5419-3, podem ser utilizadas chapas ou tubulações metálicas para atuarem como captores de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas caso sua espessura seja maior que 4,0 mm, nos casos de materiais metálicos fabricados em aço carbono ou aço inoxidável, de forma que seja prevenidas perfurações, pontos quentes ou ignição. A continuidade elétrica entre as diversas partes do sistema de proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas deve ser feita de forma duradoura, como por exemplo, por meio de solda, aparafusamento ou conectado com parafusos e porcas.

Mesmo o teto fixo dos tetos sendo metálico e atendendo á espessura mínima para ser utilizada como elemento natural de captação, a Norma ABNT NBR 5419 alerta para a possível presença de suspiros, válvulas quebra vácuo, dispositivos corta chamas ou equipamentos “Ex” de medição instalados no topo dos tanques que necessitam de um tratamento especifico para evitar que estes sejam atingidos por descargas atmosféricas diretas.

A forma mais adequada de proteger estes equipamentos e os suspiros pode ser por meio do posicionamento correto de termo captores (captores verticais), utilizando o método das esferas rolantes e assegurar que o volume de proteção gerado por essas esferas mantenham esses equipamentos dentro desse volume de proteção com uma margem de segurança de 1 m entre o volume da área classificada em relação ao volume de proteção dos captores. Para esta avaliação técnica é imperativo que exista a documentação de classificação de áreas dos tanques. Apesar da Norma ABNT NBR 5419 mencionar diversos cuidados que devem ser adotados, esta norma não é exclusiva para áreas classificadas e deve ser aplicada em conjunto com as demais normas referenciadas neste artigo.

Equipamentos ou contêineres fechados, fabricados de aço, com áreas internas definidas como Zona 0 e Zona 20, devem ter uma espessura de parede de no mínimo, 5,0 mm nos locais onde for possível o impacto direto de uma descarga atmosférica. Se as paredes tiverem espessura inferior à 5,0 mm, um subsistema de captação deve ser instalado.

Para um sistema de proteção contra os efeitos de descargas atmosféricas de tanques de armazenamento contendo gases ou líquidos inflamáveis, deve ser ressaltado que muitos tipos de estruturas utilizadas para armazenamento destes produtos que geram a presença de áreas classificada são normalmente considerados autoprotegidos, ou seja, contidos totalmente dentro de recipientes metálicos, contínuos, com uma espessura de parede superior a 5 mm de aço ou 7 mm de alumínio, sem espaços que permitam centelhamento.

Nestes casos de tanques autoprotegidos, não existe a necessidade de proteção “adicional”, de acordo com os requisitos apresentados no Anexo D (Informação adicional para SPDA no caso de estruturas com risco de explosão) da Norma Técnica Brasileira ABNT NBR 5419-3 (Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida). De forma similar, tanques de armazenamento em áreas classificadas que estejam em contato direto com o solo e linhas de encaminhamento de tubulação não necessitam da instalação do subsistema de captação.

Tanques ou contêineres metálicos individuais instalados em áreas classificadas, devem ser ligados ao eletrodo de aterramento de acordo com os requisitos apresentados na Norma Técnica Brasileira ABNT NBR 5419-3, sobre “Sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas”, por meio de duas interligações, no mínimo, dispostas equidistantemente no perímetro, para dimensões horizontais, diâmetro ou comprimento até 20 m, ou duas interligações mais uma interligação adicional a cada 10 m de perímetro, dispostas equidistantemente, para dimensões horizontais, diâmetro ou comprimento acima de 20 m.

Para tanques de armazenamento agrupados em áreas classificadas, por exemplo, em refinarias e pátios de tanques de armazenamento de terminais de combustíveis, o aterramento de cada tanque em um único ponto é suficiente, independentemente da maior dimensão horizontal. Quando dispostos em pátios, os tanques devem estar interconectados.

Além das conexões descritas nas tabelas “Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento” e “Dimensões mínimas dos condutores que interligam diferentes barramentos de equipotencialização ou que ligam essas barras ao sistema de aterramento” da Norma Técnica Brasileira ABNT NBR 5419-3 – Anexo D, as tubulações em áreas classificadas que estejam eletricamente conectadas, de acordo com os requisitos de “componentes naturais”, também podem ser consideradas como interligação contra efeitos e os riscos de ignição de atmosferas explosivas proveniente de descargas atmosféricas.

No caso de tanques de armazenamento de produtos inflamáveis com teto flutuante, o teto flutuante deve ser interligado à carcaça principal do tanque de forma eficaz. O projeto dos selos e derivadores e suas relativas localizações necessitam ser cuidadosamente considerados de forma que o risco de qualquer eventual ignição da mistura explosiva por um centelhamento seja reduzido ao menor nível possível.

Quando uma escada móvel for instalada, condutores de equipotencialização, flexíveis de 35 mm2, devem ser conectados nas dobradiças da escada, entre a escada e o topo do tanque e entre a escada e o teto flutuante. Quando uma escada móvel não for montada no tanque de teto flutuante, um ou mais condutores flexíveis de equipotencialização de 35 mm2 devem ser conectados entre a estrutura principal do tanque e o teto flutuante, dependendo das dimensões do tanque de armazenamento de produtos inflamáveis.

As linhas de tubulações metálicas externas (ao tempo) aos processos industriais em áreas classificadas devem estar conectadas ao eletrodo de aterramento a cada 30 m, ou serem interligadas ao nível do solo a elementos já aterrados, ou serem aterradas com eletrodo vertical.

Para tubulações de longos comprimentos que transportam produtos inflamáveis em áreas classificadas, como por exemplo em estações de bombeamento e instalações similares, as tubulações principais devem ser interligadas por condutores de seção transversal de pelo menos 50 mm2, de forma a proporcionar uma devida equipotencialização contra os riscos e efeitos de descargas atmosféricas em áreas classificadas.

Requisitos de proteção de tanques de armazenamento de tanques contendo líquidos inflamáveis indicados na Prática Recomendada API RP 545 – Recommended Practice Lightning Protection Aboveground Storage Tanks Flammable Liquids

São apresentados a seguir alguns requisitos de proteção de tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis contra descargas atmosféricas.

Processo de “conexão” entre uma nuvem com descargas atmosféricas e um tanque de armazenamento de líquidos inflamáveis. Fonte: API RP
Rotas para descarga atmosférica incidindo no topo do costado de tanque de armazenamento de líquidos inflamáveis com teto do tipo “flutuante”. O pulso de alta corrente flui para baixo no costado do tanque e, através das ligações dos “shunts”, para o topo do teto flutuante. As correntes fluem por todo o topo do teto flutuante e cruza os shunts em todo o perímetro do teto. Fonte: API RP 545
Rotas para descarga atmosférica incidindo no teto flutuante de tanque de armazenamento de liquidos inflamaveis. O pulso de alta corrente flui através do teto flutuante em todas as direções para as vedações de borda e derivações, e então para cima e sobre o costato do tanque, para o solo. Fonte: API RP 545

Conclusões e considerações sobre a equipotencialização e o aterramento em áreas classificadas

  1. Pelo fato deste assunto ser extenso e exigir o conhecimento de diversas normas, o primeiro passo deve ser a elaboração de um projeto específico, que possa assegurar uma boa proteção, o atendimento às diversas normas técnicas aplicáveis. É necessária a alocação de projetistas com as devidas experiências, conhecimentos, competências pessoais ou certificações dos projetistas nas soluções técnicas que serão adotadas. Estas ações são fundamentais para que sejam evitados acidentes catastróficos em áreas classificadas.
  2. A prevenção de geração de fontes de ignição originadas pela eletricidade estática ou pelos efeitos das descargas atmosféricas é de fundamental importância nas instalações de instrumentação, automação, telecomunicações, elétricas e mecânicas em áreas classificadas contendo gases inflamáveis ou poeiras combustíveis.
  3. Em alguns casos, a eletricidade estática representa uma parte integrante de um processo, por exemplo, no revestimento por pintura eletrostática, o que frequentemente, é um efeito colateral indesejado.
  4. Os elevados potenciais decorrentes do indevido acúmulo de cargas eletrostáticos na indústria, devido à movimentação de material particulado, gases inflamáveis ou poeiras combustíveis podem gerar uma elevada fonte de potencial, as quais podem dar origem a centelhas elétricas capazes de causar a ignição de uma atmosfera explosiva que possa estar presente no local da instalação. A movimentação de fluidos em diversos tipos de indústria ocorre de forma ininterrupta, de forma que a geração de eletricidade estática é também contínua, requerendo a tomada das medidas preventivas necessárias.
  5. Os riscos associados à eletricidade estática em processos e ambientes industriais que mais comumente apresentam riscos incluem a manipulação de sólidos, líquidos, poeiras combustíveis, gases inflamáveis, micro fibras em suspensão no ar ou sprays. Dentre os principais objetivos da segurança em áreas classificadas contra o indevido acúmulo de cargas eletrostáticas é o aterramento de partes condutoras, redução de carregamento eletrostático e restrição de áreas de superfície de materiais isolantes que possam ser carregadas eletrostaticamente.
  6. A execução de circuitos de aterramento ou de equipotencialização são essenciais para evitar o acúmulo de cargas eletrostáticas bem como para evitar que partes metálicas isoladas possam representar fontes de ignição.
  7. Os requisitos de segurança e proteção contra o risco de ignição por cargas eletrostáticas em áreas classificadas são apresentadas na Norma ABNT IEC TS 60079-32-1, com orientações sobre equipamentos, produtos e propriedades de processos necessárias para evitar os riscos de ignição e de choques eletrostáticos que podem surgir da eletricidade estática. Naquela Norma também apresentados requisitos operacionais necessários para assegurar a utilização segura dos equipamentos, produtos ou processos, de forma a mitigar o acúmulo de cargas eletrostáticas.
  8. Se as recomendações padronizadas apresentadas na Norma ABNT NBR TS 60079-32-1 forem efetivamente atendidas, pode ser considerado que o risco de descargas eletrostáticas em atmosferas explosivas se mantenha em um nível baixo aceitável.
  9. Os riscos da eletrostática e dos efeitos das descargas atmosféricas em áreas classificadas são abordados na Norma Técnica ABNT NBR 5419-3: Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida – ANEXO D: Informação adicional para SPDA no caso de estruturas com risco de explosão.

Bibliografia sobre aterramento e equipotencialização em áreas classificadas:

ABNT NBR IEC 60079-14– Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas

https://www.abntcatalogo.com.br/pnm.aspx?Q=T3Vuc0hPb0JKbENheStwaWRaa09jWlRQUkJIZXFubjNRYTNJTzdOUEp2az0=

ABNT IEC TS 60079-32-1 – Atmosferas explosivas – Parte 32-1: Riscos eletrostáticos, orientações

https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?Q=b21JYmFYV0Mrb0x1dkNYd29RY0F6SHBtM3pnaytvcit5cS9UMXZvVG1uWT0=

ABNT NBR 5419-3 – Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida

https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?Q=VXhtRlk4NzA4M0x2RlUrOWdORDhDclB6VEpKNFNRK1doTXpTeGJaaVdCUT0=

IEC 62305 – Protection Against Lightning

API 545 – Recommended Practice for Lightning Protection of Aboveground Storage Tanks for Flammable or Combustible Liquids

NFPA 780 – Standard for the Installation of Lightning Protection Systems requirements

Roberval Bulgarelli, engenheiro eletricista com mestrado em proteção de sistemas elétricos de potência; Consultor sobre equipamentos e instalações em atmosferas explosivas; Organizador do Livro “O ciclo total de vida das instalações em atmosferas explosivas”; Coautor do Livro “Segurança intrínseca – Equipamentos e instalações em atmosferas explosivas”, Coautor do Livro “Instrumentação Industrial”, Coordenador da Comissão de Estudo CE 003.065.001 (Medição, controle e automação para a indústria de processo); Membro de Grupos de Trabalho dos Comitês Técnicos TC 31 (Equipment for explosive atmospheres) e TC 95 (Measuring relays and protection equipment) da IEC; Condecorado com o prêmio internacional de reconhecimento IEC 1906 Award.
Eng. Normando V. B. Alves, 40 anos de experiência em SPDA (Projetos, instalações  fiscalização, auditorias e consultorias. Relator da Norma ABNT NBR 5419 versão de 2001. Membro da Comissão de Estudo para revisão da norma ABNT NBR 5419 desde 1990. Diretor de engenharia e P&D e sócio da Termotécnica Para Raios e aterramentos. Diretor Técnico da ABRABRAIO (www.abraraio.com.br). Associado ABRASIP-MG. Instrutor de cursos de projetistas e instaladores de SPDA durante 35 anos em todo Brasil. Dezenas de artigos publicados nas revistas Eletricidade Moderna, Setor Elétrico e em congressos Nacionais e Internacionais. Coautor do E-book sobre “captores milagrosos”