Quando um skid de medição de vazão é instalado em um terminal de petróleo e gás, ele chega com instrumentos, computador de vazão e válvulas, mas precisa conversar com a rede de automação que já existe no terminal. Se o skid fica em área classificada, o ponto de conexão também fica, e um switch comum dentro de uma caixa comum deixa de ser opção. O painel de automação à prova de explosão resolve essa ligação com segurança.
Para uma empresa de metrologia responsável por um novo skid de medição em um terminal no Sudeste, a PMA desenvolveu a engenharia de um painel de automação em invólucro Ex d para área classificada Zona 2. O painel integra o skid à rede existente por fibra óptica e cobre, com alimentação própria e montagem certificada.
O desafio
A descrição técnica do skid definia o papel do painel: fazer a integração do novo conjunto de medição à rede do terminal. A folha de dados do painel ainda não tinha sido emitida, e a engenharia precisou partir do texto da especificação para fechar a solução. As condições eram estas:
- instalação em área classificada Zona 2, grupo IIA, classe de temperatura T3;
- montagem no próprio skid, ao tempo, em ambiente de terminal;
- chegada da rede do terminal por fibra óptica multimodo e saída em cobre para os equipamentos do skid;
- alimentação em corrente alternada, com conversão para 24 Vcc dentro do invólucro;
- certificação do conjunto montado, exigida para equipamento elétrico em atmosfera explosiva.
A solução: painel de automação à prova de explosão
- Invólucro à prova de explosão Ex d, em liga de alumínio fundido com baixo teor de cobre, IP66, com 550 x 345 x 230 mm internos, placa de montagem, prensa-cabos Ex d, plaqueta e marcação Ex.
- Switch Ethernet gerenciável industrial, com 8 portas de cobre 10/100/1000 e 2 portas combo Gigabit para transceptor SFP, alimentado em 24 Vcc e montado em trilho DIN.
- Transceptor óptico SFP de 100 Mbit/s para fibra multimodo, conector LC, que recebe o enlace vindo da rede do terminal.
- Fonte de alimentação com entrada de 100 a 240 Vca e saída de 24 a 28 Vcc, 80 W, em trilho DIN.
- Proteção e conexões: minidisjuntor termomagnético bipolar na entrada, bornes de alimentação, de 24 Vcc e de terra, canaletas e fiação interna.
- Quatro entradas de cabo previstas: alimentação, fibra e duas de rede em cobre, para cabo não armado.
O projeto prevê que o painel seja testado em bancada pela PMA antes da entrega: energização, tensão da fonte e enlace das portas de cobre e da porta óptica.
Por que esta arquitetura
Em Zona 2 existem caminhos diferentes de proteção, como pressurização, segurança aumentada e invólucro à prova de explosão. Para um painel pequeno, com um switch e uma fonte, o invólucro Ex d é o mais direto: o equipamento interno pode ser de linha industrial comum, sem certificação individual, e não há sistema de purga para manter.
A fibra óptica na chegada também foi uma escolha de engenharia. Ela vence distâncias longas dentro do terminal, não conduz surtos nem interferência eletromagnética para dentro da área classificada e mantém o enlace imune ao ruído dos acionamentos próximos. O switch gerenciável permite segmentar a rede e participar da topologia que o terminal já usa.
O alumínio fundido com baixo teor de cobre é o material usual para invólucros Ex d em ambiente industrial, porque reduz o risco de faísca por atrito e resiste à corrosão sem pintura espessa. O tamanho do invólucro foi definido pelo arranjo dos componentes e pelas entradas de cabo, deixando espaço para dissipação da fonte e do switch.
Engenharia envolvida
- Engenharia de automação e redes: definição da arquitetura de comunicação, do switch, da interface óptica e das portas de cobre, a partir da descrição do skid.
- Engenharia elétrica: alimentação, proteção, aterramento e diagrama de interligação interna.
- Especificação Ex: seleção do tipo de proteção adequado à zona, ao grupo de gás e à classe de temperatura, e das entradas de cabo certificadas.
- Gestão do fabricante Ex: o invólucro e a montagem certificada ficam com fabricante Ex homologado. A PMA projeta o painel, especifica e compra os componentes, acompanha a fabricação, inspeciona e testa o conjunto e consolida a documentação.
- Documentação: documentos de aprovação, certificado INMETRO do conjunto e relatório do teste funcional.
Números da engenharia
- Área classificada: Zona 2, grupo IIA, classe de temperatura T3.
- Invólucro: 550 x 345 x 230 mm internos, IP66.
- Rede: 8 portas de cobre até 1 Gbit/s e 2 portas combo para SFP; enlace óptico de 100 Mbit/s em fibra multimodo.
- Alimentação: 100 a 240 Vca na entrada e 24 Vcc, 80 W, para os componentes.
- Entradas de cabo: quatro, com prensa-cabos Ex d.
Os valores acima foram definidos na engenharia da solução a partir da descrição técnica do skid. Requisitos adicionais da folha de dados, quando emitida, são incorporados no projeto.
Segurança e conformidade
O painel atende ao regime de certificação INMETRO para equipamentos elétricos em atmosferas explosivas: o conjunto montado recebe certificado e marcação Ex, e o certificado acompanha a documentação de entrega. As entradas de cabo usam prensa-cabos Ex d, e qualquer alteração de furação depois da certificação fica vetada sem nova avaliação do fabricante.
O grau de proteção IP66 protege os componentes contra jatos de água e poeira no ambiente do terminal. A configuração do switch, o endereçamento e a integração à rede existente ficam com a equipe do terminal, o que mantém a política de rede sob controle de quem a opera.
Parceiros tecnológicos da solução
- Allen-Bradley (Rockwell Automation): switch Ethernet gerenciável, transceptor óptico SFP e fonte de 24 Vcc.
- Siemens: minidisjuntor termomagnético de entrada.
- Weidmüller: bornes e trilho de montagem.
Aplicações semelhantes
O mesmo conceito de painel de automação à prova de explosão se aplica a skids de medição fiscal, de injeção de química e de tratamento de gás, a bombas de transferência em parques de tanques, a plataformas de carregamento de caminhões e vagões e a unidades de processo em plantas químicas e de biocombustíveis. Também atende painéis de rede e de E/S remotas em áreas com poeira combustível. Conheça os painéis de automação da PMA e as soluções de skids elétricos para operações em campo.
Perguntas frequentes
Qual a diferença entre Ex d e Ex e em um painel de automação?
No Ex d o invólucro suporta uma explosão interna e impede que ela se propague para fora, por isso os componentes internos podem ser industriais comuns. No Ex e a proteção vem de evitar faíscas e aquecimento, e os componentes internos precisam ser próprios para essa técnica.
O switch dentro do painel precisa ser certificado para área classificada?
Não, quando o invólucro é Ex d e o conjunto montado é certificado. A certificação cobre o invólucro com o arranjo interno definido, e a troca de componentes deve respeitar o que o certificado permite.
A PMA fabrica o invólucro à prova de explosão?
Não. O invólucro e a montagem certificada são feitos por fabricante Ex homologado. A PMA projeta o painel, especifica os componentes, acompanha a fabricação, testa o conjunto e entrega a documentação consolidada.
Quanto tempo leva para ter um painel Ex pronto?
O prazo depende da aprovação dos documentos de projeto e do fabricante do invólucro, que precisa emitir a certificação do conjunto. O cronograma é informado em cada proposta.
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Os engenheiros da PMA avaliam o seu processo e desenvolvem a solução sob medida, do estudo de viabilidade ao start-up.
