A implementação de um sistema de comunicação para zonas perigosas em instalações industriais de risco é um grande desafio de engenharia. Uma implementação bem-sucedida exige classificações de perigo precisas, integração perfeita com as redes industriais existentes e controlo rigoroso do orçamento e dos custos.
Neste artigo, abordamos diretamente os aspetos mais importantes dos sistemas de comunicação para zonas perigosas:
- Diferentes normas de conformidade
- Regras de seleção de produtos conforme as aplicações
- Métodos de integração com sistemas de comunicação existentes
- Estratégias para manter um ciclo de vida económico a longo prazo
Regulamentos e normas para comunicações em zonas perigosas
A aquisição de equipamentos de comunicação para zonas classificadas exige o cumprimento rigoroso de quadros de certificação internacionais e regionais.
ATEX, IECEx e NEC
ATEX é o quadro regulamentar obrigatório para atmosferas explosivas na União Europeia, enquanto a National Electrical Code (NEC) estabelece o sistema de Classes e Divisões na América do Norte.
Para projetos globais, recomenda-se vivamente a IECEx, pois simplifica a conformidade em várias instalações internacionais. Ao redigir especificações de aquisição, os engenheiros devem mapear com precisão os requisitos do local:
- Zona 0 / Classe I, Div. 1: presença contínua de perigo. Exige equipamento Categoria 1 / Ex ia.
- Zona 1 / Classe I, Div. 1: presença intermitente de perigo. Exige equipamento Categoria 2 / Ex db, Ex ib ou Ex e.
- Zona 2 / Classe I, Div. 2: presença anormal de perigo. Exige equipamento Categoria 3 / Ex ic, Ex nA.
O papel essencial das classificações IP (NEMA)
Enquanto as certificações ATEX e IECEx atestam que um dispositivo não atuará como fonte de ignição, as classificações de proteção IP garantem que o equipamento resiste efetivamente ao ambiente agressivo. Em embarcações marítimas, plataformas petrolíferas offshore ou fábricas de processamento químico, os sistemas de comunicação enfrentam lavagens com água a alta pressão, poeiras muito corrosivas e condições meteorológicas extremas.
Ao redigir especificações de aquisição, os engenheiros devem exigir classificações ambientais rigorosas além das classificações de perigo:
- IP66 (NEMA 4X): protege contra jatos de água potentes e mar agitado. É o requisito mínimo para instalações industriais exteriores e áreas sujeitas a lavagens químicas diárias.
- IP67 / IP68: protege contra imersão temporária ou contínua em água, sendo ideal para aplicações marítimas ou mineiras extremas.
Especificações de engenharia: à prova de explosão (Ex d) vs. segurança intrínseca (Ex i)
Ao selecionar dispositivos, os engenheiros têm de escolher entre contenção mecânica e limitação de energia. Esta decisão afeta diretamente os custos de instalação, a infraestrutura de cablagem e os procedimentos de manutenção futuros.
Contenção mecânica (à prova de explosão / Ex d)
À prova de explosão (Ex d) os equipamentos utilizam caixas robustas para conter explosões internas e arrefecer os gases libertados. São dispositivos pesados, que frequentemente exigem suportes de montagem resistentes e condutas ou bucins especializados.
São muito duradouros, mas têm uma ressalva operacional importante: a manutenção exige que o dispositivo seja desligado e que seja emitida uma autorização de trabalho a quente ou de confirmação de ausência de gás antes de abrir a caixa.
Limitação de energia (segurança intrínseca / Ex i)
Segurança intrínseca (Ex i) os dispositivos limitam a energia elétrica e térmica interna a níveis incapazes de inflamar uma mistura de gás específica. A principal vantagem operacional é permitir a manutenção com o equipamento em funcionamento. Os técnicos podem substituir módulos, calibrar e diagnosticar falhas sem desligar o circuito nem obter uma autorização de entrada em ambiente sem gás, reduzindo significativamente o tempo de inatividade para manutenção.
Seleção de equipamentos para diferentes situações
Cada componente da arquitetura de comunicação tem de cumprir parâmetros técnicos específicos para resistir ao ambiente industrial. Seguem-se os principais critérios de aquisição para os dispositivos essenciais.
Telefones VoIP industriais e analógicos
Telefones à prova de explosão constituem a base das ligações de voz diretas entre o terreno e a sala de controlo. Ao especificar estas unidades, os engenheiros devem considerar mais do que o certificado ATEX/IECEx.
- Caixa e durabilidade: procure caixas robustas com classificação de resistência às intempéries IP66 ou superior para suportarem lavagens químicas.
- Desempenho de áudio: ambientes muito ruidosos exigem auscultadores com cancelamento de ruído e campainhas de alto volume ou sinalizadores luminosos para garantir que as chamadas não passam despercebidas.
- Protocolo de rede: a compatibilidade SIP nativa é essencial para modernizar a infraestrutura e permitir a integração direta com sistemas PBX sem gateways analógicos inconvenientes.
Sistemas de difusão sonora e alarme geral (PAGA)
Um sistema de difusão sonora eficaz é essencial para os procedimentos de emergência e os anúncios operacionais diários em zonas perigosas, integrando terminais, altifalantes e um servidor central.
- Cobertura acústica e visual: os altifalantes têm de se ouvir acima do ruído das máquinas; por isso, são padrão as cornetas Ex d de elevada potência. Além disso, em zonas de ruído extremo (acima de 90-100 dB), onde o áudio por si só é insuficiente, estes sistemas devem ser combinados com sinalizadores luminosos intermitentes sinalizadores luminosos intermitentes certificados ATEX (luzes estroboscópicas) para garantir que os alertas são vistos quando não são ouvidos.
- Difusão IP multizona: as redes PAGA baseadas em IP permitem às salas de controlo executar chamadas multizona — difundindo tons de emergência específicos ou mensagens de voz em direto apenas nos setores afetados da fábrica, em vez de causar alarme em toda a instalação.
- Redundância do sistema: para aplicações críticas para a segurança, as especificações de aquisição devem exigir uma arquitetura redundante A+B para eliminar qualquer ponto único de falha nos amplificadores ou controladores de rede.
Postos de chamada de intercomunicação de emergência e pontos de encontro
Postos robustos de chamada de intercomunicação de emergência são colocados ao longo dos principais percursos, junto a equipamentos perigosos e em pontos de encontro designados, para permitir a comunicação imediata de incidentes. Para serem realmente eficazes numa crise, necessitam de características específicas de engenharia:
- Funcionamento mãos-livres e com um só toque: durante uma emergência, um trabalhador pode estar ferido ou usar EPI pesado (luvas, respiradores). Os terminais devem ter botões SOS grandes e iluminados, de um só toque, e permitir comunicação mãos-livres em duplex completo.
- Processamento de áudio: para que os operadores da sala de controlo ouçam claramente quem chama acima do ruído das máquinas, o intercomunicador deve incluir cancelamento avançado de eco acústico (AEC) e tecnologia de redução do ruído de fundo.
- Automonitorização: as modernas estações SIP de emergência permitem monitorização automatizada de falhas. Se um terminal perder a ligação de rede ou a alimentação, o sistema de controlo central recebe imediatamente uma notificação, garantindo que o dispositivo está operacional quando alguém mais precisa dele.
Seleção de materiais para ambientes corrosivos
Como referido, as classificações IP avaliam a capacidade dos dispositivos para resistirem a ambientes agressivos. Para assegurar essa resistência, são essenciais caixas e materiais capazes de suportar as condições químicas ou ambientais locais.
As equipas de aquisição e engenharia devem adequar o material da caixa às condições extremas específicas do local de instalação:
- Alumínio sem cobre (fundido sob pressão): a opção padrão para a maioria das fábricas petroquímicas e refinarias em terra. Oferece um excelente equilíbrio entre durabilidade, dissipação de calor e eficiência de custos. Contudo, o alumínio deve receber um revestimento em pó epóxi resistente aos raios UV e de elevada robustez, para evitar corrosão localizada.
- Aço inoxidável 316L: a opção mais adequada para plataformas offshore (FPSO, plataformas de perfuração) e instalações de processamento químico pesado. O 316L oferece resistência superior à corrosão por salpicos de água salgada e a produtos químicos industriais agressivos.
- Plástico reforçado com fibra de vidro (GRP / SMC): ideal para ambientes muito ácidos ou áreas que exijam caixas não condutoras e antiestáticas. O GRP é leve, não enferruja e resiste a uma vasta gama de produtos químicos, sendo uma excelente alternativa às caixas metálicas para determinados terminais Ex i (segurança intrínseca) ou zonas industriais menos exigentes.
Integração de sistemas e arquitetura de rede para instalações de processo
Os engenheiros de TI e de instrumentação e controlo enfrentam o desafio de ligar a infraestrutura antiga às redes IP modernas, mantendo uma fiabilidade de rede rigorosa.
Migração para IP e garantia de elevada disponibilidade
As instalações modernas estão a migrar as comunicações de voz para redes principais de Ethernet industrial. Recomenda-se vivamente a cablagem de fibra ótica para zonas perigosas: não transporta corrente elétrica, eliminando o risco de faíscas e permitindo percursos de longa distância.
Como estes sistemas são críticos para a segurança, as especificações de aquisição devem exigir topologias de rede redundantes (como arquiteturas em anel) e sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) robustos.
Integração com sistemas DCS e F&G
Para maximizar a segurança, os terminais de comunicação devem integrar-se diretamente com o sistema de controlo distribuído (DCS) e os painéis de incêndio e gás (F&G).
Através de contactos secos ou protocolos industriais, os alarmes do sistema F&G podem acionar automaticamente anúncios de evacuação pré-gravados no sistema PAGA para acelerar as medidas de combate a incêndios e os protocolos de segurança do pessoal.
Lista de verificação para comunicações em zonas perigosas
Utilize esta lista técnica ao redigir a próxima especificação de aquisição ou pedido de proposta (RFP):
- Verificar a classificação da zona: identifique a Zona exata (0/1/2) ou Classe/Divisão e o grupo de gás específico (por exemplo, IIB, IIC).
- Confirmar as certificações: exija certificações ATEX, IECEx ou equivalentes regionais válidas e adequadas à instalação prevista.
- Definir condições ambientais extremas: especifique as classificações IP necessárias (IP66/IP67), os intervalos de temperatura de funcionamento e os materiais anticorrosivos (por exemplo, aço inoxidável 316L, GRP).
- Requisitos acústicos: registe os níveis de ruído ambiente (dB) para determinar a potência necessária dos altifalantes ou a tecnologia de microfone com cancelamento de ruído.
- Interoperabilidade de rede: indique claramente os protocolos necessários (por exemplo, SIP 2.0, suporte PoE) e a compatibilidade com PBX/DCS.
- Verificar acessórios de montagem: os bucins e os restantes acessórios também têm de cumprir as mesmas normas regulamentares dos dispositivos principais.
- SLA do fornecedor: solicite documentação sobre MTBF, condições da garantia e garantias de disponibilidade de peças sobresselentes a longo prazo.
Joiwo: proteja os seus projetos com um fabricante certificado de equipamentos de comunicação
A aquisição de equipamentos de comunicação para ambientes perigosos exige equilibrar requisitos rigorosos de segurança com uma integração de TI complexa. Estas exigências requerem um parceiro cujas credenciais comprovem a sua competência.
Os produtos da Joiwo incluem telefones à prova de explosão, intercomunicadores compatíveis com SIP, sistemas PAGA integrados e muito mais. Dispõem de um vasto conjunto de credenciais de conformidade, incluindo ATEX, UL, CE, FCC, CCC, RoHS e CNEX, além de classificações rigorosas de resistência às intempéries IP65, IP67 e IP68 .
Além disso, os nossos processos de fabrico estão totalmente certificados segundo as normas ISO9001, ISO14001 e ISO45001 e detemos várias patentes exclusivas para as nossas conceções de comunicação à prova de explosão e estanques.
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