Sistema de bandejamento para instalações de instrumentação, automação e elétricas “Ex” em áreas classificadas

A instalação de fiação de cabos de circuitos de força, controle, instrumentação e automação utilizando sistemas de bandejamento ou eletrocalhas em instalações industriais com a presença de áreas classificadas contendo a presença de atmosferas explosivas formadas por gases inflamáveis ou poeiras combustíveis proporciona diversas vantagens e muitos benefícios, em comparação com o método de instalação por eletrodutos.

Dentre estes principais benefícios e vantagens, podem ser destacados os seguintes:

REDUÇÃO DE CUSTOS DE MÃO DE OBRA: A instalação de cabos em sistemas de bandejas ou eletrocalhas geralmente requer menos tempo e esforço, quando comparado com o sistema de fiação por meio de eletrodutos, resultando em uma redução nos custos de mão de obra (Melhor CAPEx).
FLEXIBILIDADE NA INSTALAÇÃO: As bandejas e eletrocalhas permitem a adição ou remoção de cabos de forma simples, sem a necessidade de cortar ou abrir os eletrodutos, representando um grande fator simplificador, para todas as instalações ou ambientes nos quais pode haver mudanças nas demandas e nas cargas elétricas e de instrumentação (Melhor CAPEx).
MELHOR DISSIPAÇÃO DE CALOR: A distribuição de cabos por meio de sistema de bandejas ou eletrocalhas apresentam mais espaço ao redor dos cabos, o que melhora a dissipação de calor, contribuindo para um aumento da vida útil dos cabos ou até mesmo a redução de sua seção nominal requerida (Melhor CAPEx e OPEx)
MELHOR ORGANIZAÇÃO DOS CABOS: As bandejas e eletrocalhas permitem uma melhor organização dos cabos, facilitando a identificação e a separação de circuitos, em relação ao sistema de eletrodutos (Melhor CAPEx e OPEx).
MENOR NÚMERO DE ACESSÓRIOS E CONEXÕES: Em sistemas de bandejamento, o número de acessórios ou conexões de instalação, como curvas e junções, é reduzido em comparação com o sistema com eletrodutos (os quais necessitam de diversos niples, cotovelos, curvas, uniões macho e fêmea, eletrodutos flexíveis, conduletes, juntas de expansão, unidades seladoras de eletrodutos), diminuindo potenciais pontos de falha e elevando o nível de segurança e integridade das instalações (Melhor CAPEx).
CAPACIDADE DE EXPANSÃO: É mais fácil expandir a instalação de novos cabos em sistemas de bandejas ou eletrocalhas, simplesmente adicionando mais cabos às bandejas existentes, sem a necessidade de instalar novos eletrodutos (Melhor CAPEx e OPEx).
SEGURANÇA: Em caso de ocorrência de sobrecarga no circuito ou de curtos-circuitos, a exposição dos cabos em sistemas de bandejas ou eletrocalhas permite uma detecção visual mais rápida de problemas, colaborando na prevenção de acidentes, quando comparados com o sistema de eletrodutos, nos quais não é possível efetuar uma inspeção visual dos cabos (Melhor CAPEx e OPEx).
MENOR PESO E CARGA ESTRUTURAL: O sistema de distribuição de cabos por meio de sistemas de bandejas e eletrocalhas são mais leves que sistemas de eletrodutos, colocando menos carga nas estruturas de suporte (Melhor CAPEx).
FACILIDADE DE MANUTENÇÃO E ACESSO: Com bandejas ou eletrocalhas, os cabos ficam expostos, facilitando o acesso para a execução dos serviços de inspeções, manutenção e substituições, sem a necessidade de desmontar eletrodutos, reduzindo o tempo e os custos dos serviços (Melhor OPEx).
FACILIDADE DE LIMPEZA: A instalação em bandejas ou eletrocalhas facilita a limpeza das instalações, pois os cabos estão expostos e não protegidos por eletrodutos que podem acumular sujeira ou umidade (Melhor OPEx).

Esses benefícios fazem com que a utilização de sistemas de fiação de cabos de força, controle, telecomunicações ou automação por meio de bandejas ou eletrocalhas seja preferível em muitas aplicações, tanto em instalações industriais “Ex” de grande, médio ou pequeno porte, nas quais os requisitos de segurança, flexibilidade, manutenção e eficiência são fundamentais.

Estas vantagens técnicas e econômicas evidenciam como a escolha de distribuição de cabos por meio de sistemas de bandejas ou eletrocalhas em áreas classificadas contendo a presença de gases inflamáveis ou poeiras combustíveis é mais vantajosa tanto em termos de investimentos iniciais (CAPEx) quanto em custos operacionais contínuos (OPEx), tornando essa opção atraente para uma variedade de aplicações industriais e comerciais.

Critérios para a especificação técnica de equipamentos e instalações “Ex”

Podem ser citados como os principais “motivadores” e “critérios de projeto” para a especificação técnica do sistema de fiação em áreas classificadas terrestres e marítimas por meio de sistemas de bandejamento e eletrocalhas:

SEGURANÇA das instalações “Ex” e das pessoas (CAPEx).
Facilidade de ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA do produtos “Ex” (CAPEx).
Facilidade de serviços de campo de MONTAGEM “Ex” (CAPEx)
Facilidade de serviços de campo de INSPEÇÕES PERIÓDICAS “Ex” (OPEx).
Facilidade de serviços de campo de MANUTENÇÃO “Ex” (OPEx).
Facilidade de serviços de RECUPERAÇÃO de equipamentos “Ex” (OPEx).
Redução de “desvios” “Ex” resultantes de falhas humanas que podem fazer com que os equipamentos “Ex” representem fontes de ignição (CAPEx/OPEx).

São apresentados a seguir alguns exemplos de instalações de sistemas de fiação para equipamentos de instrumentação, automação e elétricos “Ex” em áreas classificadas com a presença de atmosferas explosivas do Grupo II (gases inflamáveis) e Grupo III (poeiras combustíveis), utilizando sistemas de distribuição de cabos por meio de BANDEJAS OU ELETROCALHAS, bem como entrada de cabos nos invólucros dos equipamentos “Ex” por meio de PRENSA-CABOS “EX”, com base nos requisitos da Norma Técnica Brasileira adotada ABNT NBR IEC 60079-14 (Projeto, seleção, montagem e inspeção inicial de instalações “Ex”), que representam “boas práticas de projeto”.

Exemplo de detalhe típico de projeto para a montagem de sistema de fiação e distribuição de cabos de circuitos de força, controle, instrumentação, automação e telecomunicações por meio de bandejas e eletrocalhas em áreas classificadas de gases inflamáveis e poeiras combustíveis, tanto em instalações terrestres como marítimas.

São apresentadas a seguir diversas considerações e exemplos sobre a utilização de sistemas de cabos em áreas classificadas por meio de BANDEJAMENTO ao invés de “antigos” sistemas de eletrodutos, em função dos benefícios de redução de tempo e custos de instalação, facilidades de montagem e de inspeção e nos casos de necessidade de ampliações dos sistemas de bandejamento, sobre os antigos sistemas de eletrodutos

Nas instalações terrestres e marítimas em áreas classificadas dos Grupos II (Gases) e Grupo III (Poeiras) tem sido cada vez mais utilizado, ao longo das últimas DÉCADAS, o sistema de distribuição de cabos por meio de sistema de BANDEJAMENTO e entrada de cabos nos equipamentos “Ex” por meio de PRENSA-CABOS “Ex”

Critérios de projeto e detalhes típicos de projeto “Ex” para montagem de sistema de fiação por bandejamento e entrada de cabos por meio de prensa-cabos em áreas classificadas

A adoção deste tipo de “CRITÉRIO DE PROJETO” é decorrente das conhecidas dificuldades encontradas de montagem, inspeção, manutenção e nos casos frequentes de necessidade de ampliação de sistemas de cabos com base em “eletrodutos”.

Podem ser citados como exemplos, dentre outros, os seguintes e frequentes graves problemas apresentados pelo sistema de entrada de cabos nos invólucros “Ex” por meio de sistemas fechados de eletrodutos instalados em áreas classificadas do Grupo II (Gases inflamáveis) e Grupo III (poeiras combustíveis):

Caixas de passagem de cabos (conduletes) instalados sem tampa (abertos) ou com parafusos soltos, permitindo o ingresso de água para o interior dos eletrodutos fechados.
Caixas de passagem de cabos (conduletes) indevidamente utilizadas para a instalação de interna de acessórios ou dispositivos elétricos, como bornes terminais sem certificação, para conexão de “rabichos” de equipamentos “Ex”.
Falta (ausência) de instalação das unidades seladoras Ex “d” nos pontos de entradas dos eletrodutos nos invólucros metálicos do tipo “à prova de explosão”
Instalação das unidades seladoras Ex “d” em locais incorretos.
Falta de selagem das unidades seladoras Ex “d”.
Selagem incorreta das unidades seladoras Ex “d”
Instalação incorreta de conduletes Ex “d” entre o invólucro Ex “d” e a unidade seladora Ex “d”.
Instalação incorreta de eletrodutos flexíveis Ex “d” entre o invólucro Ex “d” e a unidade seladora Ex “d”.
Falta de fixação dos eletrodutos ou acessórios aos invólucros Ex “d” por meio de pelo menos cinco fios de rosca.
Utilização indevida de fitas do tipo “veda rosca” em conexões roscadas para evitar o frequente ingresso de água verificado neste tipo de montagem com eletrodutos.
Instalação indevida de uniões macho/fêmea sem certificação Ex “d” nos pontos de entradas dos eletrodutos nos invólucros metálicos do tipo “à prova de explosão”.
Instalação indevida de niples sem certificação Ex “d” nos pontos de entradas dos eletrodutos nos invólucros metálicos do tipo “à prova de explosão”.
Interligação indevida de diferentes invólucros Ex “d” por meio de eletrodutos, sem a instalação de unidades seladoras Ex “d”, somando indevidamente os volumes dos invólucros conectados e ocasionando o risco de explosão por pré-compressão.

No Brasil, por exemplo, grandes empresas do setor de petróleo abandonaram gradativamente, desde os anos 2000, o critério de projeto de instalação de cabos em áreas classificadas por meio de eletrodutos, passando a adotar o critério de projeto por BANDEJAMENTO, em função dos problemas apresentados pelo sistema de eletrodutos e pelos BENEFÍCIOS proporcionados pelo sistema de BANDEJAMENTO + entrada de cabos por meio de PRENSA-CABOS.

Além disto, muitas empresas multinacionais utilizam somente o critério de projeto de sistema de fiação em áreas classificadas única e exclusivamente por meio de BANDEJAMENTO + PRENSA-CABOS “Ex”, sem nunca terem utilizados sistemas de eletrodutos.

O sistema de fiação por meio de “eletrodutos” (conduits) tem influência histórica oriunda de antiga cultura norte americana, utilizada em meados do século passado, a qual não é utiliza de forma generalizada em outros países, como por exemplo em diversos países da Europa e na Ásia. É preciso estar atualizado em termos de “novos” ou “atuais” critérios de projeto, de forma a elevar os índices de CAPEx (Custos iniciais de projeto e montagem) e de OPEx (redução de custos contínuos de operação e manutenção).

A instalação de cabos de força e controle por meio de eletrodutos apresenta diversos e grandes “desafios” quando comparada ao método de instalação por bandejamento ou eletrocalhas, especialmente sob os aspectos de CAPEx (Capital Expenditure) e OPEx (Operational Expenditure). Aqui estão 15 problemas ou dificuldades relacionados aos eletrodutos e seus acessórios de instalação:

Exemplos de problemas relacionados com sistemas de fiação por eletrodutos em Termos de CAPEx:

FALTA DE FLEXIBILIDADE: Nos casos de necessidade de ampliação de sistemas ou instalações existentes por meio de eletrodutos, com a necessidade de instalação de novos eletrodutos e infraestrutura, mesmo nos casos de haver algum espaço disponível nos eletrodutos existentes.

CUSTO ELEVADO DE MATERIAL: Os eletrodutos geralmente são feitos de materiais mais caros, como aço galvanizado, resultando em um maior custo inicial em comparação com bandejas ou eletrocalhas.

TEMPO DE INSTALAÇÃO PROLONGADO: O tempo necessário para instalar eletrodutos é geralmente maior, o que pode atrasar o projeto e aumentar os custos associados ao cronograma de construção.

CUSTO DE CONEXÕES E ACESSÓRIOS: A instalação de eletrodutos requer uma quantidade significativa de conexões, curvas e acessórios, o que aumenta o custo total de materiais.

COMPLEXIDADE NA INSTALAÇÃO: A necessidade de dobrar, cortar e conectar eletrodutos em pontos específicos aumenta a complexidade do projeto, demandando mais tempo e especialização, o que eleva os custos.

CUSTO ELEVADO DE MÃO DE OBRA: A instalação de eletrodutos é mais trabalhosa e consome mais tempo, resultando em um aumento nos custos de mão de obra.

NECESSIDADE DE EQUIPAMENTOS ESPECIAIS: A instalação de eletrodutos pode requerer ferramentas e equipamentos específicos, como dobradores de eletrodutos, que aumentam o custo das montagens.

CUSTOS COM MODIFICAÇÕES ESTRUTURAIS: Eletrodutos, especialmente em instalações de médio e grande porte, podem exigir modificações na estrutura das edificações para acomodar a instalação de novos circuitos de força, controle, instrumentação, automação ou telecomunicações, aumentando os custos dos serviços de montagem e construção.

DIFICULDADE EM EXPANSÕES: A adição de novos cabos em eletrodutos existentes pode ser complexa e custosa, exigindo a instalação de novos eletrodutos para permitir as expansões requeridas.

Exemplos de problemas relacionados com sistemas de fiação por eletrodutos em Termos de OPEx:

DIFICULDADE DE MANUTENÇÃO: A manutenção de cabos em eletrodutos é mais complicada e demorada, pois envolve abrir os eletrodutos, o que pode ser trabalhoso e caro.

RISCO DE ACÚMULO DE UMIDADE E ÁGUA NOS EQUIPAMENTOS “Ex”: Eletrodutos podem acumular umidade ou água ao longo do tempo, o que pode levar à corrosão e deterioração dos cabos, aumentando os custos de substituição e manutenção. Os eletrodutos podem também servir indevidamente como “tubulações de água”, nos frequentes casos de conduletes abertos, com o risco de ingresso de água para o interior dos equipamentos “Ex”, nos casos de selagem incorreta ou falta de selagem ou falta de instalação de unidades seladoras de eletrodutos.

INSPEÇÃO DEMORADA: Inspecionar cabos em eletrodutos requer desmontagem parcial ou completa dos eletrodutos, aumentando o tempo e o custo das inspeções periódicas.

CUSTOS ELEVADOS DE REPAROS E RECUPERAÇÃO: Em caso de falha em um cabo, a dificuldade de acesso aos eletrodutos resulta em custos mais altos de reparo, tanto em termos de tempo quanto de recursos.

DISSIPAÇÃO DE CALOR INEFICIENTE: Eletrodutos proporcionam uma menor dissipação de calor, o que pode levar ao superaquecimento dos cabos ou ocorrência de temperaturas elevadas, além de reduzir sua vida útil, resultando em custos adicionais de substituição.

FLEXIBILIDADE LIMITADA PARA MUDANÇAS: Alterações ou reconfigurações dos cabos em eletrodutos são mais difíceis e dispendiosas, aumentando os custos operacionais em projetos onde a flexibilidade é necessária.

CUSTOS DE SEGURANÇA: Eletrodutos podem esconder problemas potenciais, como cabos danificados ou superaquecimento, dificultando a detecção precoce e aumentando os riscos de falhas graves, o que pode resultar em custos operacionais elevados devido a paradas não planejadas e a necessidade de reparos emergenciais.

Esses problemas tornam a instalação de sistemas de fiação em áreas classificadas por meio de eletrodutos menos atraente em muitos casos, em particular quando se busca reduzir os custos totais do projeto e montagem, bem como reduzir as despesas operacionais e de manutenção, ao longo do ciclo total de vida das instalações em atmosferas explosivas.

Em função dos BENEFÍCIOS apresentados de redução de custos e maiores facilidades de montagem, inspeção e manutenção, as instalações de instrumentação, automação, telecomunicações e elétricas “Ex” são atualmente executados por meio de sistemas de BANDEJAMENTO de cabos, com entrada de cabos nos invólucros por meio de PRENSA-CABOS “Ex”.

Este tipo de critério de projeto de utilização de distribuição de cabos por meio de sistema de bandejamento é atualmente utilizado para instalações “Ex” em ambientes terrestres e marítimos, tanto em áreas classificadas do Grupo II (Gases inflamáveis) como Grupo III (Poeiras combustíveis).

São apresentados a seguir alguns EXEMPLOS PRÁTICOS de distribuição de cabos em áreas classificadas utilizando sistemas de BANDEJAMENTOS e método de entrada de cabos nos equipamentos “Ex” por meio de PRENSA-CABOS “Ex”, tanto em instalações contendo gases inflamáveis como poeiras combustíveis, em instalações terrestres (onshore) e marítimas (offshore).

Exemplo de detalhe típico de projeto para a montagem de sistema de fiação e de distribuição de cabos de circuitos de força, controle, instrumentação, automação e telecomunicações por meio de bandejas e eletrocalhas em áreas classificadas de gases inflamáveis e poeiras combustíveis, tanto em instalações terrestres como marítimas.

Exemplo de montagem de sistema de fiação e de distribuição de cabos de circuitos de força, controle, instrumentação, automação e telecomunicações, por meio de bandejas e eletrocalhas, em áreas classificadas de gases inflamáveis e poeiras combustíveis em instalações terrestres (Indústria do agronegócio).

Exemplo de montagem de sistema de fiação e de distribuição de cabos de circuitos de força, controle, instrumentação e automação, por meio de bandejas e eletrocalhas e entrada de cabos por meio de prensa-cabos “Ex”, em áreas classificadas de gases inflamáveis e poeiras combustíveis em instalações terrestres (Planta de indústria química).

Conclusões sobre a instalação de cabos por meio de sistemas de bandejas e eletrocalhas em áreas classificadas

A instalação de cabos de força e controle por meio de sistemas de bandejamento ou eletrocalhas em áreas classificadas contendo a presença de atmosferas explosivas formadas por gases inflamáveis ou poeiras combustíveis proporciona significativas VANTAGENS e BENEFÍCIOS, em termos de CAPEx (Capital Expenditure) e OPEx (Operational Expenditure) quando comparada ao método de instalação por sistema fechado de eletrodutos (conduits) e conduletes, dentre outros, em relação aos principais aspectos:

Benefícios dos sistemas de fiação por bandejamento e eletrocalhas em áreas classificadas sob o ponto de vista de CAPEx:

MENOR CUSTO DE ENGENHARIA E PROJETO: Projetar sistemas de fiação em áreas classificadas por meio de bandejamento é geralmente menos complexo e menos custoso em termos de tempo e recursos em comparação com o projeto e o planejamento de montagem por meio de instalações através de eletrodutos.

REDUÇÃO DE INVESTIMENTO EM EQUIPAMENTOS DE INSTALAÇÃO: A instalação de bandejas e eletrocalhas requer ferramentas menos especializadas, resultando em economia na compra ou aluguel de equipamentos.

REDUÇÃO DE CUSTOS DE MATERIAL: As bandejas e eletrocalhas geralmente utilizam menos material em comparação aos eletrodutos, resultando em um menor custo inicial de materiais.

MENOR CUSTO DE INSTALAÇÃO: A instalação de cabos em bandejas ou eletrocalhas é geralmente mais rápida e menos trabalhosa, reduzindo os custos de mão de obra e o tempo necessário para completar o projeto.

ECONOMIA COM CURVAS E ACESSORIOS DE MONTAGEM: Ao contrário dos eletrodutos, onde são necessárias diversos conduletes, eletrodutos flexíveis, niples, uniões macho/fêmea, juntas de expansão, cotovelos, curvas e conexões, o sistema de fiação por meio de bandejas e eletrocalhas requerem uma quantidade muito menor de acessórios, resultando em economia de custos.

FACILIDADE DE EXPANSÃO: As bandejas e eletrocalhas permitem uma fácil adição de novos cabos, o que reduz a necessidade de novas instalações e, consequentemente, os custos associados a projetos de expansão.

MENOR NECESSIDADE DE MODIFICAÇÕES ESTRUTURAIS: A instalação de bandejas ou eletrocalhas pode ser menos intrusiva e exigir menos modificações nas estruturas existentes, reduzindo os custos associados a reformas.

Benefícios dos sistemas de bandejamento e eletrocalhas em áreas classificadas sob o ponto de vista de OPEx:

REDUÇÃO DE CUSTOS COM SEGURANÇA: A grande quantidade de desvios ou não conformidades encontrados em sistemas de bandejamento em áreas classificadas, como por exemplo a falta de instalação de unidades seladoras ou a falta de instalação de niples ou uniões macho/fêmea com certificação Ex “d” junto ao invólucros metálicos à prova e explosão, bem como a exposição dos cabos facilita a detecção precoce de falhas ou problemas, o que pode reduzir os custos associados a paradas não planejadas ou acidentes.

FACILIDADE DE INSPEÇÃO: A inspeção visual de cabos instalados em bandejas ou eletrocalhas é mais simples e mais rápida, resultando em menor custo operacional para inspeções periódicas dos equipamentos e das instalações “Ex”.

MENOR NECESSIDADE DE ATUALIZAÇÕES E MODIFICAÇÕES FUTUROS: A flexibilidade dos sistemas de bandejamento permite a execução de ajustes ou expansões com menos impacto nos custos operacionais, uma vez que a necessidade de substituir ou modificar o sistema é menor comparado a utilização de sistemas de fiação por meio de eletrodutos.

MENORES CUSTOS DE REPAROS E RECUPERAÇÃO: Em caso de falha ou necessidade de substituição de cabos, o acesso facilitado por meio dos sistemas de bandejas ou eletrocalhas reduz o tempo e o custo dos serviços de reparos e recuperação das instalações “Ex”.

REDUÇÃO DE CUSTOS DE MANUTENÇÃO: A exposição dos cabos em bandejas ou eletrocalhas facilita a manutenção das instalações elétricas e de instrumentação “Ex”, tornando-a mais rápida e menos custosa, com menor necessidade de complexas desmontagens.

EFICIÊNCIA OPERACIONAL: A organização e o acesso facilitado aos cabos em bandejas ou eletrocalhas melhoram a eficiência dos serviços de manutenção “Ex” e gerenciamento de cabos, reduzindo o tempo de inatividade e de perda de continuidade operacional.

REDUÇÃO DE CONSUMO DE ENERGIA: A melhor dissipação de calor em bandejas ou eletrocalhas pode resultar em menor aquecimento dos cabos, reduzindo a resistência elétrica e, consequentemente, o consumo de energia, o que impacta positivamente nos índices de OPEx.
MAIOR VIDA ÚTIL DO SISTEMA: A melhor dissipação de calor em sistema de fiação em bandejas e eletrocalhas pode contribuir para uma elevação da vida útil dos cabos, retardando a necessidade de substituições e reduzindo o índices de OPEx ao longo CICLO TOTAL DE VIDA das instalações de instrumentação, automação, telecomunicações e elétricas “Ex”.

Roberval Bulgarelli

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DETALHE TÍPICO DE PROJETO para montagem de instalações de instrumentação, automação, telecomunicações e elétricas “Ex”: Montagem de prensa-cabo “Ex” em invólucro de equipamento “Ex” com parede de espessura maior que 6,0 mm (SEM instalação de arruela de vedação / IP Washer)	DETALHE TÍPICO DE PROJETO para montagem de instalações de instrumentação, automação, telecomunicações e elétricas “Ex”: Montagem de prensa-cabo “Ex” em invólucro de equipamento “Ex” com parede de espessura maior que 6,0 mm (COM instalação de arruela de vedação / IP Washer)


DETALHE TÍPICO DE PROJETO para montagem de instalações de instrumentação, automação, telecomunicações e elétricas “Ex”: Montagem de prensa-cabo “Ex” em invólucro de equipamento “Ex” com parede de espessura menor que 6,0 mm, fabricada de material NÃO METÁLICO (com instalação de arruela de vedação / IP Washer)	DETALHE TÍPICO DE PROJETO para montagem de instalações de instrumentação, automação, telecomunicações e elétricas “Ex”: Montagem de prensa-cabo “Ex” em invólucro de equipamento “Ex” com parede de espessura menor que 6,0 mm, fabricada de aço inoxidável (com instalação de arruela de vedação / IP Washer)