Motores elétricos à prova de explosão: classificações Ex, seleção e padrões de locais perigosos

O que torna um motor elétrico à prova de explosão

Um motor elétrico à prova de explosão não foi projetado para conter uma explosão interna – ele foi projetado para evitar que o motor acenda gases, vapores ou poeira inflamáveis presentes na atmosfera circundante. O gabinete é construído para resistir a eventos de ignição interna e para resfriar quaisquer gases que escapem abaixo da temperatura de ignição antes que atinjam o ambiente externo.

As principais características de construção que distinguem os motores à prova de explosão incluem:

• Juntas do caminho da chama — tolerâncias de folga usinadas com precisão (normalmente 0,1–0,4 mm) entre superfícies de contato que permitem alívio de pressão enquanto extinguem qualquer frente de chama
• Gabinetes reforçados — carcaças de ferro fundido ou alumínio para serviços pesados, classificadas para suportar picos de pressão internos sem deformação
• Entradas de conduíte seladas — hubs de conduíte rosqueados com engate mínimo de 5 roscas para evitar a entrada de atmosfera externa
• Isolamento com classificação de temperatura — sistemas de isolamento de enrolamentos concebidos para evitar que as temperaturas da superfície atinjam o ponto de autoignição do grupo de gases alvo

Esses requisitos de projeto são regidos por padrões internacionais, incluindo IEC 60079-0 (requisitos gerais) e IEC 60079-1 (invólucros à prova de chamas), bem como NEMA MG-1 e UL 674 nos mercados norte-americanos. A conformidade com estas normas é verificada através de testes de terceiros, realizados por organismos como os organismos notificados ATEX na Europa ou FM/UL nos Estados Unidos.

Motores de segurança com classificação ex : Compreendendo os conceitos de proteção

As estruturas de certificação IECEx e ATEX utilizam um sistema de codificação estruturado para descrever conceitos de proteção. Um motor marcado Ex banco de dados IIC T4 Gb , por exemplo, carrega um significado específico em cada segmento dessa designação. Compreender esta notação é essencial ao especificar ou adquirir motores de segurança com classificação Ex para locais perigosos.

Conceitos comuns de proteção Ex para motores

A classificação do grupo de gases (IIA, IIB, IIC) indica a severidade da atmosfera explosiva na qual o motor pode operar com segurança. A CII cobre os gases mais perigosos como o hidrogénio e o acetileno, enquanto o AII abrange o propano e gases industriais semelhantes. Um motor certificado para IIC também é adequado para ambientes IIA e IIB, mas não vice-versa.

A classe de temperatura (T1 a T6) define a temperatura máxima permitida da superfície do motor nas piores condições de operação. Os motores T6 limitam a temperatura da superfície a 85 °C, tornando-os adequados para ambientes que contenham dissulfeto de carbono (ponto de autoignição: 95 °C). A maioria dos motores Ex industriais gerais são classificados como T3 (200 °C) ou T4 (135 °C).

Classificação de locais perigosos: zonas vs. divisões

A seleção do motor correto para áreas perigosas começa com a classificação correta da área de instalação. Dois sistemas de classificação são usados ​​em paralelo em todo o mundo, e os engenheiros de especificação devem combinar a certificação do motor com o método de classificação do local.

Sistema de Zona IEC (Europa, Ásia, Internacional)

O sistema de Zona divide os locais perigosos pela probabilidade de presença de uma atmosfera explosiva:

• Zona 0 — atmosfera explosiva de gás está presente continuamente ou por longos períodos (por exemplo, dentro de um tanque de combustível)
• Zona 1 — provável de ocorrer periodicamente durante a operação normal (por exemplo, salas de bombas em plantas petroquímicas)
• Zona 2 — improvável sob operação normal, mas possível sob condições anormais
• Zona 20 / 21 / 22 — zonas equivalentes para atmosferas de poeiras combustíveis

Sistema de Divisão NEC (América do Norte)

O sistema de Divisão, definido pelo Artigo 500 da NEC e pela NFPA 70, utiliza duas divisões por classe:

• Divisão 1 — existem concentrações perigosas em condições normais (amplamente equivalentes à Zona 0 Zona 1 combinada)
• Divisão 2 — concentrações perigosas existem apenas em condições anormais (amplamente equivalentes à Zona 2)

Motores certificados sob ATEX/IECEx não são automaticamente aceitos em locais classificados pela Divisão NEC sem certificação FM ou UL adicional e vice-versa. A certificação cruzada está disponível na maioria dos principais fabricantes de motores para motores destinados a projetos internacionais, mas deve ser explicitamente confirmada na placa de identificação e na documentação de certificação.

Principais indústrias e aplicações típicas

Motores à prova de explosão e com classificação Ex são implantados onde quer que fluidos de processo, gases ou poeira criem um risco persistente de ignição. Os seguintes setores respondem pela maior parte da demanda global:

Petróleo, Gás e Petroquímica

Este continua a ser o mercado final dominante. Acionamentos de bombas, motores de compressores, motores de ventiladores para resfriadores de tiragem forçada e acionamentos de transportadores em refinarias e plataformas offshore exigem certificação Ex db ou Ex eb. À prova de chamas (Ex db) IIC T4 é a classificação mais comumente especificada neste setor. Resistência à névoa salina, sistemas de isolamento de grau tropical e classificações térmicas de classe F ou H são normalmente exigidos junto com a designação de proteção contra explosão.

Fabricação Química e Farmacêutica

Processos de manuseio de solventes, agitadores de reatores e sistemas HVAC em salas limpas onde solventes inflamáveis são usados exigem motores com classificação Zona 1 ou Zona 2. Muitas instalações farmacêuticas também exigem materiais em conformidade com a FDA e superfícies externas lisas e fáceis de lavar, juntamente com certificação Ex – uma combinação abordada por motores Ex de aço inoxidável ou variantes de ferro fundido com revestimento epóxi.

Grãos, Processamento de Alimentos e Biomassa

A poeira combustível (Zona 21/Zona 22), em vez do gás inflamável, é o principal perigo em elevadores de grãos, moinhos de farinha, usinas de pelotização de biomassa e refinarias de açúcar. Motores à prova de ignição por poeira (Ex tb IIIC) são necessários, com classificações máximas de temperatura de superfície correspondentes à temperatura de autoignição mais baixa da poeira presente. O pó de grãos (temperatura de ignição da camada de 430 °C) permite classificações de classe T mais altas do que, por exemplo, o pó de alumínio (requer T6).

Tratamento de Águas Residuais e Plantas de Biogás

A acumulação de metano em poços húmidos fechados, câmaras digestoras e áreas de armazenamento de biogás cria condições de Zona 1. Os motores de bombas, acionamentos de misturadores e motores de sopradores nessas instalações são normalmente especificados como Ex db ou Ex eb IIB T4, refletindo o nível de perigo moderado do metano (Grupo IIB) em vez da classificação IIC máxima.

Especificações e considerações sobre aquisição

A aquisição do motor à prova de explosão errado – seja ele superespecificado ou subcertificado – tem implicações significativas em termos de custos e segurança. Os seguintes parâmetros devem ser confirmados antes de fazer um pedido:

1. Relatório de classificação de área — confirmar Zona/Divisão, grupo de gás e classe de temperatura a partir do documento formal de classificação de áreas perigosas da instalação, e não a partir do conhecimento informal do local
2. Organismo certificador e mercado — ATEX para UE, IECEx para reconhecimento mútuo internacional, FM/UL para EUA e Canadá; verifique se o código de certificação exato na placa de identificação do motor corresponde à classificação do local
3. Faixa de temperatura ambiente — a maioria dos motores Ex são classificados para temperatura ambiente padrão de –20 °C a 40 °C; aplicações fora desta faixa exigem variantes de baixa temperatura ou alta temperatura ambiente com confirmação de certificação separada
4. Ciclo de trabalho e fator de serviço — motores Ex sobrecarregados geram calor excessivo que pode violar a classe de temperatura nominal; garantir que a classificação de serviço contínuo do motor (S1) seja adequada sem depender do fator de serviço em locais perigosos
5. Compatibilidade de unidade — motores alimentados por inversores de frequência (VFDs) em locais perigosos exigem motores com isolamento de enrolamento reforçado (isolamento resistente a picos conforme IEC 60034-17) e podem exigir vedações de eixo adicionais com certificação Ex; nem todos os motores Ex padrão são classificados como VFD
6. Classificação IP vs. classificação Ex — IP55 ou IP65 é padrão na maioria dos motores Ex, mas deve ser verificado de forma independente; uma certificação Ex não implica automaticamente um nível específico de proteção de entrada

A documentação de manutenção é igualmente crítica. Os motores Ex devem ser reparados apenas por instalações que possuam uma certificação de reparo Ex apropriada (por exemplo, Certificado de Instalação de Serviço IECEx), usando componentes aprovados pelo OEM. Reparos não autorizados – mesmo os aparentemente menores, como a substituição de uma junta da caixa de terminais por um material não aprovado – podem anular a certificação Ex e criar responsabilidade legal em caso de incidente.