Classificação de áreas classificadas para instalações de processamento de gás: delineamento de zonas a partir da fonte de liberação

Os desenhos de áreas classificadas em plantas de gás geralmente começam errados. Alguém classifica a partir da projeção do equipamento em vez da liberação. Uma casa de compressores acaba como um bloco único Zone 2, e um lançador de pig recebe um círculo genérico. Pergunte mais tarde por que o limite está onde está e ninguém saberá dizer. O custo aparece de duas formas. Uma planta superclassificada carrega equipamentos com certificação Ex, escopo de inspeção e restrições de permissão que não compram segurança. Uma planta subclassificada coloca fontes de ignição onde uma atmosfera inflamável pode plausivelmente se formar, e as mudanças de manutenção silenciosamente desgastam as premissas subjacentes. O método da fonte de liberação corrige isso. Cada zona torna-se rastreável a um ponto de liberação específico, seu grau e a ventilação que a dispersa.

Contexto de normas e requisitos

A referência principal para atmosferas gasosas é IEC 60079-10-1 (Atmosferas explosivas – Parte 10-1: Classificação de áreas – Atmosferas explosivas de gás). A Edição 3.0 foi publicada em dezembro de 2020. O método é simples de enunciar: identificar as fontes de liberação, graduá-las, avaliar a ventilação e, em seguida, atribuir o tipo e a extensão da zona.

Para instalações de gás natural no Reino Unido e em outros lugares, IGEM/SR/25 (Classificação de áreas classificadas de instalações de gás natural, Edição 2 com emendas, 2013) situa-se ao lado da adoção BS EN da IEC 60079-10-1 e aprofunda-se em detalhes. A IGEM e a DNV também publicam uma calculadora IGEM/SR/25 (2023) para cálculos de liberação e extensão em gás natural.

Outras normas situam-se downstream da classificação:

• IEC 60079-14 (Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas) utiliza a zona, o grupo de gás e a classe de temperatura para orientar a seleção de equipamentos.
• IEC 60079-17 (Atmosferas explosivas – Parte 17: Inspeção e manutenção de instalações elétricas) define o regime de inspeção para equipamentos Ex instalados.

A orientação de medidas técnicas COMAH do HSE trata a classificação de áreas e o controle de fontes de ignição como uma medida vinculada. Uma classificação vale apenas tanto quanto o controle de ignição que ela impulsiona.

As zonas rastreiam a probabilidade de presença de uma atmosfera de gás explosiva:

• Zone 0: presente continuamente, por longos períodos ou frequentemente.
• Zone 1: provável de ocorrer ocasionalmente em operação normal.
• Zone 2: improvável em operação normal e, se ocorrer, apenas por um curto período.

O método da fonte de liberação

Passo 1: Identificar as fontes

Percorra os P&IDs e, em seguida, percorra a planta. Liste cada ponto onde fluido inflamável possa atingir a atmosfera. A Prime Process Safety descreve a mesma sequência: revisão de materiais, identificação da fonte de liberação, avaliação da ventilação e, em seguida, análise do risco de ignição. Verifique:

• Pontos de descarga de ventilação e coletores de tocha (flare)
• Tubulações de saída de válvulas de alívio que ventilam para a atmosfera
• Respiros de selagem de compressores e respiros de gaxetas
• Fechamentos de lançadores/recebedores de pig e conexões de dreno
• Pontos de amostragem e respiros de analisadores
• Respiros de instrumentos e pneumáticos onde o gás de processo é o meio
• Flanges, hastes de válvulas, juntas roscadas e outros potenciais pontos de vazamento

Registre o fluido para cada um. Sua composição decide o grupo de gás, a classe de temperatura e se o vapor é mais leve ou mais pesado que o ar. Vapores densos de condensado ou correntes ricas em LPG acumulam-se em poços, valas e diques. O gás natural pobre geralmente sobe e se dispersa.

Passo 2: Graduar cada liberação

A IEC 60079-10-1 utiliza três graus:

• Contínuo: contínuo, ou esperado por longos períodos. Um exemplo é um respiro de processo que flui o tempo todo.
• Primário: provável de liberar periódica ou ocasionalmente em operação normal. Exemplos são um ponto de amostragem aberto rotineiramente ou um lançador de pig aberto para pigagem.
• Secundário: não esperado em operação normal e, se liberar, apenas de forma infrequente e breve. Exemplos são juntas de flanges, gaxetas de válvulas e drenos normalmente fechados.

A graduação é um julgamento sobre a operação normal, portanto, escreva o raciocínio no registro de classificação. O erro comum é graduar um respiro de selo que está sempre fluindo como secundário porque "é apenas um pequeno vazamento". Se flui em operação normal, não é secundário.

Passo 3: Avaliar a ventilação

Sob a norma, a ventilação tem duas partes: o grau de diluição (alto, médio ou baixo) e sua disponibilidade (boa, aceitável ou pobre). A diluição depende da taxa de liberação, do movimento do ar ao redor da fonte e da geometria do espaço. A disponibilidade questiona quão confiavelmente essa ventilação realmente existe.

A ventilação natural em plantas abertas é frequentemente suficiente para a diluição, mas nunca é garantida. Módulos densamente compactados, sombra de vento atrás de grandes vasos, paredes sólidas e poços profundos a enfraquecem. Em edifícios fechados, como casas de compressores, as perguntas tornam-se mais específicas. A ventilação mecânica é confiável? Sua falha é alarmada? A liberação pode ser diluída antes que a atmosfera atinja a faixa inflamável?

Passo 4: Atribuir tipo e extensão da zona

O grau define o ponto de partida, e a ventilação o desloca:

Extensão é a distância da fonte até onde a concentração de gás se dispersou abaixo de uma fração do limite inferior de inflamabilidade. Ela resulta da taxa de liberação, propriedades do fluido e ventilação. Não é lida em um raio genérico. Para gás natural, a IGEM/SR/25 e sua calculadora existem para tornar isso repetível. Como também observa o resumo da Made Supply dos EUA de um pacote de classificação, um desenho de área classificada deve mostrar vistas de planta e elevação, a classe ou zona e o grupo de gás para cada área, e a fonte de liberação por trás de cada uma. A elevação importa. Uma liberação pode correr para baixo em poços e para cima em vazios de telhado ou tomadas de ventilação.

Onde as classificações normalmente falham

• Zonas abrangentes (Blanket zones). Um edifício inteiro é declarado Zone 2 sem que ninguém pergunte quais fontes o justificam ou se a ventilação o suporta.
• Ignorar o modo de operação. Amostragem, pigagem, troca de filtro e ventilação de manutenção são operações normais. Elas criam graus primários mesmo quando acontecem em um cronograma.
• Tratar válvulas de alívio como perigos contínuos. Uma válvula de alívio descarregando para um local seguro não cria uma zona na planta. Uma descarregando para a atmosfera em um ponto baixo precisa de avaliação, mas como uma liberação infrequente, não uma fonte contínua.
• Suposições de ventilação obsoletas. Um novo fechamento, uma veneziana bloqueada ou equipamento realocado alteram a dispersão, e ninguém atualiza o desenho.
• Usar uma diretriz geral como o cálculo. Diretrizes como a diretriz de classificação de áreas classificadas EGPC-PSM-GL-014 descrevem o processo. Elas não substituem a base de cálculo na IEC 60079-10-1 ou, para gás natural, na IGEM/SR/25.

Exemplo ilustrativo: lançador de PIG e abrigo de compressor adjacente

Este cenário foi construído para fins de ilustração. Não é extraído de uma instalação real e não utiliza dimensões numéricas, pois as extensões devem provir de um cálculo específico do local.

Uma planta de gás possui um lançador de PIG em terreno aberto ao lado de um abrigo de compressor que é aberto em dois lados. O fluido é gás natural pobre, que é mais leve que o ar.

1. Fontes identificadas. O fechamento do lançador, um dreno, uma válvula de ventilação usada para despressurização antes da abertura, a tubulação de ventilação, a haste da válvula e os pontos de vazamento de flange na armadilha, e a ventilação do selo do compressor e as juntas de flange dentro do abrigo.
2. Graus atribuídos.
   • Abertura do fechamento e a ventilação pré-abertura: primário, porque ocorrem em operação normal cada vez que a armadilha é usada.
   • Flanges da armadilha e gaxetas de válvulas: secundário.
   • Ventilação do selo do compressor direcionada para um local seguro: sem liberação atmosférica em operação normal. As juntas de conexão da ventilação do selo são secundárias.
   • Uma válvula de ventilação que descarrega diretamente para a atmosfera durante a despressurização é tratada como primária.
3. Ventilação avaliada. O lançador está em terreno aberto, portanto a diluição é geralmente boa e a ventilação natural está disponível sempre que o vento sopra. O avaliador deve verificar a zona de sombra de vento perto da parede do abrigo. O abrigo é aberto em dois lados, mas se o equipamento interno restringir o movimento do ar perto dos selos, a diluição ali pode ser apenas média e a disponibilidade apenas razoável.
4. Zonas atribuídas.
   • Liberações primárias no fechamento do lançador e na ventilação geram um volume de Zone 1 ao redor de cada fonte, cercado por Zone 2 onde o cálculo mostra uma atmosfera inflamável persistindo além desse volume.
   • Flanges e válvulas da armadilha geram pequenos volumes de Zone 2 que podem se fundir no envelope da Zone 1.
   • Dentro do abrigo, as liberações secundárias geram Zone 2, com a extensão verificada em relação ao canto menos ventilado em vez da média.
5. Registro. O desenho mostra cada fonte, seu grau, o raciocínio da ventilação e a zona resultante, grupo de gás e classe de temperatura. Ele vincula as extensões ao cálculo.

A consequência da inspeção segue diretamente. O equipamento dentro do envelope da Zone 1 ao redor do lançador precisa de proteção adequada sob as regras de seleção IEC 60079-14, e o plano de inspeção sob IEC 60079-17 deve refletir o local de instalação desse equipamento.

Inspeção e segurança operacional

A classificação alimenta o registro de inspeção Ex, portanto os inspetores devem questioná-la quando as condições do local não corresponderem a ela. Uma ventilação que agora descarrega em um novo local, um novo invólucro ou equipamento instalado em uma área onde seu tipo de proteção não corresponde à zona: cada um é um motivo para reabrir a classificação.

Qualquer trabalho que abra, despressurize ou inspecione equipamentos contendo hidrocarbonetos nestas áreas precisa do sistema de trabalho seguro completo:

• Isole o equipamento positivamente, com bloqueio e purga duplos onde o projeto do sistema o permitir.
• Despressurize através da rota projetada para uma ventilação segura ou flare, nunca para a área de trabalho.
• Verifique a energia zero no equipamento, incluindo pressão retida entre válvulas, antes de romper a contenção.
• Aplique lockout/tagout aos pontos de isolamento e fontes de energia.
• Observe as precauções de área classificada. Use apenas equipamentos e ferramentas adequados para a zona e não abra invólucros Ex energizados em uma área classificada sem uma permissão que trate disso.
• Realize testes de gás antes e durante o trabalho e use detecção fixa ou portátil adequada para o gás.
• Ventile com segurança e certifique-se de que o gás ventilado não alcance fontes de ignição ou áreas ocupadas.

Checklist para revisar uma classificação

• Cada zona no desenho rastreia uma fonte de liberação nomeada.
• Cada fonte possui um grau declarado, com o raciocínio fornecido para a operação normal.
• As propriedades do fluido são registradas: grupo de gás, classe de temperatura e se é mais leve ou mais pesado que o ar.
• A ventilação é avaliada quanto à diluição e disponibilidade, não presumida por ser "ao ar livre".
• As extensões provêm de uma base de cálculo, como IEC 60079-10-1 ou IGEM/SR/25 para gás natural.
• As vistas de elevação mostram valas, telhados e entradas de ventilação.
• Amostragem, pigagem, trocas de filtro e ventilação são tratados como liberações de operação normal.
• A gestão de mudanças desencadeia a reclassificação quando equipamentos, invólucros ou rotas de ventilação mudam.
• O registro de equipamentos Ex corresponde às zonas, grupos de gás e classes de temperatura no desenho.
• Os graus e intervalos de inspeção consideram a zona instalada.

Conclusão

Uma classificação defensável é um registro de raciocínio, não um mapa de círculos. Comece com a liberação, classifique-a honestamente, teste as suposições de ventilação em relação ao layout real e calcule as extensões com o método em IEC 60079-10-1, apoiado por IGEM/SR/25 para gás natural. Para as próximas etapas, escolha a maior área classificada em sua planta, escolha três fontes aleatoriamente e rastreie cada uma desde o desenho até seu grau, base de ventilação e cálculo. Onde a trilha se quebrar, reclassifique essa área e atualize o registro de equipamentos Ex.