NBR IEC 60079-29-2

Válida a partir de

edição

ABNT NBRIEC

NORMABRASILEIRA

© IEC 2007 - © ABNT 2011

ICS ISBN 978-85-07-

Número de referência

100 páginas

60079-29-2

Primeira21.03.2011

21.04.2011

Atmosferas explosivasParte 29-2: Detectores de gases — Seleção, instalação, utilização e manutenção de detectores para gases infl amáveis e oxigênio

Explosive atmospheresPart 29-2: Gas detectors — Selection, installation, use and maintenance of detectors for fl ammable gases and oxygen

29.260.20 02684-6

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Sumário Página

Prefácio Nacional ...............................................................................................................................ix

Introdução ...........................................................................................................................................xi

1 Escopo ...............................................................................................................................1

2 Referências normativas .....................................................................................................2

3 Termos e defi nições ...........................................................................................................3

4 Informações básicas sobre propriedades, comportamento e detecção de gases e

vapores ................................................................................................................................9

4.1 Detecção de gases e vapores – Generalidades ..............................................................9

4.1.1 Segurança durante a monitoração de gases infl amáveis quando pessoas podem

estar presentes .................................................................................................................10

4.2 Algumas propriedades comuns dos gases e vapores .................................................11

4.3 Diferenças entre a detecção de gases e vapores..........................................................12

4.3.1 Detecção de gases ...........................................................................................................12

4.3.2 Detecção de vapores .......................................................................................................13

4.4 Defi ciência de oxigênio ...................................................................................................17

4.4.1 Reação química do oxigênio com produtos sólidos ....................................................17

4.4.2 Reação química de oxigênio com produtos gasosos ...................................................17

4.4.3 Diluição do ar pelo deslocamento por algum outro gás ou vapor ..............................18

5 Princípios de medição .....................................................................................................19

5.1 Sensores catalíticos .........................................................................................................20

5.1.1 Aplicações comuns ..........................................................................................................20

5.1.2 Limitações .........................................................................................................................20

5.1.3 Interferências ....................................................................................................................21

5.1.4 Envenenantes ...................................................................................................................21

5.2 Sensores por condutividade térmica .............................................................................22


5.2.2 Limitações .........................................................................................................................23

5.2.3 Interferências ....................................................................................................................23

5.2.4 Envenenantes ...................................................................................................................23

5.3 Sensores infravermelhos ................................................................................................23


5.3.2 Limitações .........................................................................................................................24

5.3.3 Interferências ....................................................................................................................24

5.3.4 Envenenantes ...................................................................................................................25

5.4 Sensores semicondutores ..............................................................................................25


5.4.2 Limitações .........................................................................................................................25

5.4.3 Interferências ....................................................................................................................25

5.4.4 Envenenantes ...................................................................................................................26

5.5 Sensores eletroquímicos .................................................................................................26


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5.5.2 Limitações .........................................................................................................................27

5.5.3 Interferências ....................................................................................................................27

5.5.4 Envenenantes ...................................................................................................................28

5.6 Detectores de ionização de chama (fl ame ionization detectors – FID) .......................28


5.6.2 Limitações .........................................................................................................................28

5.6.3 Interferências ....................................................................................................................29

5.6.4 Envenenantes ...................................................................................................................29

5.7 Analisadores de temperatura de chama (fl ame temperature analysers – FTA)..........29


5.7.2 Limitações .........................................................................................................................29

5.7.3 Interferências ....................................................................................................................29

5.7.4 Envenenantes ...................................................................................................................29

5.8 Detector por fotoionização (photo ionisation detector – PID) .....................................30


5.8.2 Limitações .........................................................................................................................30

5.8.3 Interferências ....................................................................................................................30

5.8.4 Envenenantes ...................................................................................................................31

5.9 Detector paramagnético de oxigênio .............................................................................31


5.9.2 Limitações .........................................................................................................................31

5.9.3 Interferência ......................................................................................................................31

5.9.4 Envenenantes ...................................................................................................................31

6 Seleção dos equipamentos .............................................................................................32

6.1 Generalidades ...................................................................................................................32

6.2 Critérios de seleção .........................................................................................................33

6.2.1 Critérios gerais .................................................................................................................33

6.2.2 Gases a serem detectados pelo equipamento ..............................................................34

6.2.3 Aplicação pretendida do equipamento ..........................................................................35

6.2.4 Instrumentos transportáveis ...........................................................................................37

6.3 Fatores diversos que infl uenciam a especifi cação dos equipamentos ......................37

6.3.1 Imunidade eletromagnética .............................................................................................37

6.3.2 Destinados para utilização em zonas .............................................................................38

7 Comportamento de liberação de gases .........................................................................38

7.1 Natureza da liberação ......................................................................................................38

7.1.1 Generalidades ...................................................................................................................38

7.1.2 Taxa de liberação do gás ou vapor .................................................................................38

7.1.3 Limites de infl amabilidade ..............................................................................................39

7.1.4 Ventilação .........................................................................................................................40

7.1.5 Densidade relativa do gás ou vapor liberado ...............................................................40

7.1.6 Temperatura e/ou pressão ...............................................................................................40

7.1.7 Outros parâmetros a serem considerados ...................................................................40

7.1.8 Locais ao ar livre e estruturas abertas ...........................................................................41

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7.2 Edifi cações e invólucros .................................................................................................41

7.2.1 Generalidades ...................................................................................................................41

7.3 Edifícios e invólucros não ventilados ...........................................................................41

7.4 Edifi cações e invólucros ventilados ...............................................................................41

7.5 Ventilação natural .............................................................................................................42

7.5.1 Ventilação mecânica ........................................................................................................42

7.5.2 Considerações ambientais ..............................................................................................43

8 Projeto e instalação de sistemas fi xos de detecção de gás ........................................43

8.1 Considerações básicas para a instalação de sistemas fi xos ......................................43

8.2 Localização dos pontos de detecção .............................................................................44

8.2.1 Considerações gerais do local .......................................................................................45

8.2.2 Condições ambientais .....................................................................................................46

8.3 Acesso para calibração e manutenção ..........................................................................48

8.4 Considerações adicionais para linhas de amostragem ...............................................48

8.5 Resumo das considerações para a localização de sensores ou pontos de

amostragem ......................................................................................................................49

8.6 Instalação dos sensores ..................................................................................................50

8.7 Integridade e segurança de sistemas fi xos ...................................................................51

8.7.1 Generalidades ...................................................................................................................51

8.7.2 Redundância em sistemas fi xos .....................................................................................51

8.7.3 Proteção contra perda da fonte de alimentação principal ...........................................51

8.8 Cronograma da instalação durante as operações de construção ..............................52

8.9 Comissionamento ............................................................................................................52

8.9.1 Inspeção ............................................................................................................................52

8.9.2 Calibração inicial com gás .............................................................................................53

8.9.3 Ajuste dos pontos de alarme ..........................................................................................53

8.10 Instruções operacionais, planos e registros .................................................................53

9 Utilização de equipamento portátil e transportável de detecção de gás infl amável .54

9.1 Generalidades ...................................................................................................................54

9.2 Procedimentos de verifi cação inicial e periódica para instrumento portátil ou

transportável .....................................................................................................................55

9.2.1 Inspeção e verifi cação de campo (verifi cação de resposta) ........................................56

9.2.2 Verifi cação de rotina e recalibração ..............................................................................57

9.2.3 Manutenção e recalibração .............................................................................................58

9.3 Guia de utilização de equipamentos portáteis e transportáveis .................................58

9.3.1 Segurança elétrica em áreas classifi cadas ...................................................................58

9.3.2 Segurança de pessoal .....................................................................................................59

9.3.3 Ensaios pontuais e por amostragem .............................................................................59

9.3.4 Amostragem sobre líquidos ............................................................................................60

9.3.5 Precaução da condensação ............................................................................................60

9.3.6 Envenenantes de sensores .............................................................................................60

9.3.7 Variação de temperatura ..................................................................................................60

9.3.8 Dano acidental ..................................................................................................................60

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9.3.9 Operação minimalista, o conceito “Ler e operar” .........................................................60

10 Treinamento do pessoal operacional .............................................................................61

10.1 Generalidades ...................................................................................................................61

10.2 Treinamento geral – Limitações básicas e segurança .................................................62

10.3 Treinamento do operador ................................................................................................63

10.4 Treinamento de manutenção ...........................................................................................63

11 Manutenção, procedimentos de rotina e controle administrativo geral......................63

11.1 Generalidades ...................................................................................................................63

11.2 Verifi cações operacionais ...............................................................................................65

11.2.1 Sistemas fi xos ..................................................................................................................65

11.2.2 Equipamento de detecção de gás portátil e transportável ..........................................66

11.3 Manutenção ......................................................................................................................67

11.3.1 Generalidades ...................................................................................................................67

11.3.2 Equipamento fi xo .............................................................................................................67

11.3.3 Equipamento de detecção de gás portátil e transportável ..........................................67

11.3.4 Manutenção fora da planta, geral ...................................................................................67

11.3.5 Procedimento de manutenção ........................................................................................68

11.4 Sensores ...........................................................................................................................68

11.4.1 Generalidades ...................................................................................................................68

11.4.2 Retentor de chama (corta-chama) ..................................................................................68

11.5 Sistemas de aspiração de gás ........................................................................................69

11.5.1 Generalidades ...................................................................................................................69

11.5.2 Filtros, armadilhas e retentores de chama ....................................................................69

11.5.3 Sistemas de fl uxo e câmara de amostra ........................................................................69

11.5.4 Conexões de fl uxo ...........................................................................................................69

11.5.5 Partes móveis ...................................................................................................................69

11.5.6 Sistemas automáticos de amostragem .........................................................................69

11.5.7 Sinais de falha ..................................................................................................................69

11.6 Dispositivos de leitura .....................................................................................................69

11.6.1 Generalidades ...................................................................................................................69

11.6.2 Outras leituras ..................................................................................................................70

11.7 Alarmes .............................................................................................................................70

11.8 Ensaio de calibração e equipamento para ofi cinas ......................................................70

11.8.1 Conjuntos de calibração e ensaio de equipamentos ....................................................70

11.8.2 Condução dos ensaios de calibração em ofi cina .........................................................71

Anexo A (normativo) Princípios de medição ....................................................................................73

A.1 Sensores catalíticos .........................................................................................................74

A.1.1 Aplicações comuns ..........................................................................................................75

A.1.2 Limitações .........................................................................................................................75

A.1.3 Interferências ....................................................................................................................76

A.1.4 Envenenamento ................................................................................................................76

A.2 Sensores de condutividade térmica ...............................................................................77


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A.2.2 Limitações .........................................................................................................................78


A.2.4 Envenenantes ...................................................................................................................79

A.3 Sensores infravermelhos ................................................................................................79


A.3.2 Limitações .........................................................................................................................82


A.3.4 Envenenantes ...................................................................................................................82

A.4 Sensor de semicondutor .................................................................................................82


A.4.2 Limitações .........................................................................................................................83


A.4.4 Envenenantes ...................................................................................................................84

A.5 Sensores eletroquímicos .................................................................................................84


A.5.2 Limitações .........................................................................................................................85


A.5.4 Envenenantes ...................................................................................................................86

A.6 Detectores de ionização de chama (fl ame ionization detector – FID) .........................87


A.6.2 Limitações .........................................................................................................................88


A.6.4 Envenenantes ...................................................................................................................89

A.7 Analisadores de temperatura de chama (fl ame temperature analyser – FTA) ...........89


A.7.2 Limitações .......................................................................................................................89


A.7.4 Envenenantes ...................................................................................................................90

A.8 Detector por fotoionização (photo ionisation detector – PID) .....................................90


A.8.2 Limitações .........................................................................................................................91


A.8.4 Envenenantes ...................................................................................................................92

A.9 Detector paramagnético de oxigênio .............................................................................92


A.9.2 Limitações .........................................................................................................................93

A.9.3 Interferência ......................................................................................................................93

A.9.4 Envenenamento ................................................................................................................93

Anexo B (informativo) Parâmetros ambientais .................................................................................94

Anexo C (informativo) Lista típica de verifi cação ambiental e de aplicação para detectores de

gases infl amáveis .............................................................................................................95

Anexo D (informativo) Registro típico de manutenção de instrumento para detectores de gases

infl amáveis ........................................................................................................................98

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Bibliografi a ......................................................................................................................................100

Tabelas

Tabela 1 – Visão geral dos equipamentos de detecção de gás

com diferentes princípios de medição ...........................................................................19

Tabela A.1 – Visão geral dos equipamentos de detecção de gás com diferentes princípios de

medição .............................................................................................................................73

Tabela B.1 – Parâmetros ambientais ...............................................................................................94

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Prefácio Nacional

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).

Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras da Diretiva ABNT, Parte 2.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) chama atenção para a possibilidade de que alguns dos elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT não deve ser considerada responsável pela identifi cação de quaisquer direitos de patentes.

A ABNT NBR IEC 60079-29-2 foi elaborada no Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), pela Comissão de Estudo sobre equipamentos para atmosferas explosivas com tipo de proteção segurança aumentada (Ex “e”), não acendível (Ex “n”), requisitos para sistemas de traceamento elétrico resistivo e detectores e medidores de gases infl amáveis (CE-03:031.03). O Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 08, de 27.07.2010 a 25.08.2010, com o número de Projeto 03:031.03-006.

Esta Norma é uma adoção idêntica, em conteúdo técnico, estrutura e redação, à IEC 60079-29-2:2007 (Ed. 1.0), que foi elaborada pelo Technical Committee Equipment for Explosive Atmospheres (ISO/TC 31), conforme ISO/IEC Guide 21-1:2005.

A aplicação desta Norma não dispensa o respeito aos regulamentos de órgãos públicos que a instalação, os serviços e os equipamentos devem satisfazer. Podem ser citadas como exemplos de regulamentos as Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho e Emprego e as Portarias Ministeriais ela-boradas pelo Inmetro contendo o Requisito de Avaliação da Conformidade (RAC) para equipamentos elétricos para atmosferas explosivas, nas condições de gases e vapores infl amáveis e poeiras com-bustíveis.

Esta parte da ABNT NBR IEC 60079-29 deve ser utilizada em conjunto com a ABNT NBR IEC 60079-0 e ABNT NBR IEC 60029-29-1.

O Escopo desta Norma Brasileira em inglês é o seguinte:

Scope

This part of ABNT NBR IEC 60079-29 gives guidance on, and recommended practice for, the selection, installation, safe use and maintenance of electrically operated group II apparatus intended for use in industrial and commercial safety applications for the detection and measurement of fl ammable gases complying with the requirements of ABNT NBR IEC 60079-29-1.

This part of ABNT NBR IEC 60079-29 is applicable for oxygen measurement for the purpose of inertisation where explosion protection is provided by the exclusion of oxygen instead of measuring the combustible gases or vapours present.

This part of ABNT NBR IEC 60079-29 is a compilation of practical knowledge to assist the user, and applies to apparatus, instruments and systems that indicate the presence of a fl ammable or potentially explosive mixture of gas or vapour with air by using an electrical signal from a gas sensor to produce a meter reading, to activate a visual or audible pre-set alarm or other device, or any combination of these.

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Such apparatus may be used as a means of reducing the risk whenever there is the possibility of a risk to life or property specifi cally due to the accumulation of a combustible gas-air mixture, by providing such warnings. It may also be used to initiate specifi c safety precautions (e.g. plant shutdown, evacuation, fi re extinguishing procedures).

This part of ABNT NBR IEC 60079-29 is applicable to all new permanent installations and, where reasonably practicable, to existing permanent installations. It is also applicable to temporary installations, whether new or existing.

Similarly this part of ABNT NBR IEC 60079-29 is applicable to the safe use of portable or transportable apparatus, irrespective of the age or complexity of such apparatus. Since much modern apparatus of this type also includes oxygen defi ciency detection and/or specifi c toxic gas sensors, some additional guidance is given for these topics.

NOTE When in classifi ed areas, the apparatus should be so installed and used that it is not capable of itself igniting a combustible gas-air mixture. It should therefore comply with the requirements of ABNT NBR IEC 60079-0.

For the purposes of this Standard, except where specifi cally stated otherwise, fl ammable gases shall include fl ammable vapours.

This part of ABNT NBR IEC 60079-29 applies only to group II apparatus (i.e. apparatus intended for use in industrial and commercial safety applications, involving areas classifi ed in accordance with ABNT NBR IEC 60079-10-1).

For the purposes of this Standard, apparatus includes

a) fi xed apparatus;

b) transportable apparatus; and

c) portable apparatus.

This part of ABNT NBR IEC 60079-29 is not intended to cover, but may provide useful information,for the following:

a) apparatus intended only for the detection of non-fl ammable toxic gases;

b) apparatus of laboratory or scientifi c type intended only for analysis or measurement purposes;

c) apparatus intended for underground mining applications (group I apparatus);

d) apparatus intended only for process control applications;

e) apparatus intended for applications in explosives processing and manufacture;

f) apparatus intended for the detection of a potentially fl ammable atmosphere resulting from dust or mist in air;

g) open path apparatus not used for point measurement.

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Introdução

Os equipamentos de detecção de gases infl amáveis podem ser utilizados sempre que existir a possi-bilidade de risco à vida ou à propriedade, causado pelo acúmulo de mistura de ar com gás infl amável. Estes equipamentos podem proporcionar um meio de reduzir o risco por meio da detecção da presença de gás infl amável e da emissão de alarmes sonoros ou visuais adequados. Estes detectores de gás podem também ser utilizados para iniciar medidas preventivas (por exemplo, desligamento da planta, evacuação e procedimentos de operação de extinção de incêndio).

Estes equipamentos podem ser utilizados para monitorar uma atmosfera de gás abaixo do limite inferior de explosividade, em circunstâncias em que o acúmulo de gás pode resultar em uma concen-tração da mistura gás/ar em níveis potencialmente explosivos. Os requisitos de desempenho para os equipamentos de detecção de gás com estes objetivos são defi nidos na ABNT NBR IEC 60079-29-1.

Entretanto, a capacidade de desempenho por si só não pode assegurar que a utilização de tais equi-pamentos possa devidamente salvaguardar a vida ou a propriedade onde gases infl amáveis possam estar presentes. O nível de segurança obtido depende em grande parte da correta seleção, insta-lação, calibração e manutenção periódica dos equipamentos, juntamente com o conhecimento das limitações da técnica de detecção requerida. Isto não pode ser alcançado sem um gerenciamento de informações responsável.

Um risco adicional para a vida é a toxicidade de alguns gases e dos vapores de todos os líquidos, com exceção de água. Em geral, não é considerado que todos os vapores infl amáveis sejam poten-cialmente tóxicos em níveis de concentração que sejam frações muito pequenas de seus respectivos limites inferiores de explosividade. Os equipamentos cobertos pela ABNT NBR IEC 60079-29-1 não são destinados especifi camente para a proteção tóxica, e precauções adicionais de proteção pessoal são normalmente necessárias quando o pessoal estiver exposto a vapores tóxicos.

Equipamentos portáteis abrangidos pelas ABNT NBR IEC 60079-29-1 e ABNT NBR IEC 60079-29-2 comumente possuem detectores adicionais para os gases tóxicos específi cos e também para a defi -ciência de oxigênio. Os usuários são advertidos de que mesmo pequenas defi ciências de oxigênio podem ser resultantes de concentrações tóxicas de algum outro gás ou vapor que possa não ser dete-ctável ou adequadamente detectado pelos equipamentos em utilização.

Os requisitos gerais para a documentação ou manual de um determinado equipamento detector de gás infl amável são especifi cados na ABNT NBR IEC 60079-29-1. Esta Norma fornece alguns conhe-cimentos necessários sobre os pontos mencionados acima.

Esta parte da ABNT NBR IEC 60079-29 foi escrita especifi camente para abranger todas as funções necessárias ao atendimento da necessidade de detecção de gás, através de métodos baseados na devida manutenção de uma bem-sucedida operação de detecção de gás. Diferentes seções desta Norma são apropriadas para diferentes tarefas dentro destes tipos de operações. Cada seção foi escritade forma a ser independente, tanto quanto possível. Isto signifi ca que algumas informações estão repetidas em diferentes seções, mas com uma ênfase diferente.

A tabela indicada a seguir apresenta uma ampla sugestão quanto às seções mais pertinentes às ta-refas tipicamente realizadas.

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Função (Seção) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Anexo A Anexo B

Responsabilidades + +++ +++ + + - - - + - -

Gestão geral + +++ +++ + + - - + + - +

Seleção +++ +++ + +++ +++ + ++ - + +++ +++

Engenharia de projeto/

gestão+++ +++ + +++ +++ +++ - - - +++ +++

Engenharia de

instalação/gestão+++ +++ + ++ +++ +++ - - - +++ +++

Instalação, técnica ++ +++ ++ ++ ++ ++ - - - + ++

Comissionamento +++ +++ ++ + ++ +++ - ++ + - -

Gestão operacional ++ +++ ++ + + ++ ++ +++ +++ + +++

Treinamento operacional +++ +++ + + + +++ +++ +++ +++ +++ +++

Manutenção/calibração +++ +++ - - - ++ ++ + +++ ++ ++

Reparos ++ +++ ++ - - + + + +++ ++ -

“+++” Essencial

“++” Aconselhável

“+” Útil

“-” Não aplicável

NOTA Convém verifi car que a Seção 5 é uma versão simplifi cada do Anexo A.

Esta Norma faz recomendações sobre como estabelecer intervalos de manutenção e calibração. Em certos países, existem regulamentos gerais ou específi cos para cada tipo de indústria que são obrigatórios e os quais devem ser seguidos como um requisito mínimo. *

* NOTA DA TRADUÇÃO: No Brasil, são aplicáveis os requisitos indicados na Norma Regulamentadora NR-10 do Ministério do Trabalho e Emprego (MTE).

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NORMA BRASILEIRA ABNT NBR IEC 60079-29-2:2011

Atmosferas explosivasParte 29-2: Detectores de gases — Seleção, instalação, utilização e manutenção de detectores para gases infl amáveis e oxigênio

1 Escopo

Esta part e da ABNT NBR IEC 60079-29 estabelece orientações e práticas recomendadas para a sele-ção, instalação, utilização segura e manutenção de equipamentos eletricamente operados do grupo II, destinados a serem utilizados em aplicações industriais e comerciais seguras, para a detecção e medição de gases infl amáveis atendendo aos requisitos da ABNT NBR IEC 60079-29-1.

Esta parte da ABNT NBR IEC 60079-29 é aplicável à medição de oxigênio, com o objetivo de inerti-zação, quando a proteção contra explosões for proporcionada pela exclusão de oxigênio, em vez da medição dos gases ou vapores combustíveis presentes.

Esta parte da ABNT NBR IEC 60079-29 é uma compilação de conhecimentos práticos para auxiliar o usuário e é aplicável a equipamentos, instrumentos e sistemas que indicam a presença de uma mistu-ra infl amável ou potencialmente explosiva de gás ou vapor com ar, por meio da utilização de um sinal elétrico proveniente de um sensor de gás para produzir uma leitura, para ativar um alarme visual ou sonoro pré-ajustado ou outros dispositivos ou qualquer combinação destes.

Estes detectores podem ser utilizados como uma maneira de reduzir o risco sempre que existir a pos-sibilidade de risco à vida ou às instalações especifi camente, devido ao acúmulo de uma mistura de ar e gás combustível, através do fornecimento de alarmes. Estes detectores podem também ser utiliza-dos para iniciar procedimentos preventivos específi cos de segurança (por exemplo, desligamento da planta, evacuação, procedimentos de extinção de incêndio).

Esta parte da ABNT NBR IEC 60079-29 é aplicável a todas as instalações permanentes novas e, quando for razoavelmente possível, às instalações permanentes existentes. Esta parte daABNT NBR 60079-29 é aplicável também às instalações temporárias, sejam elas novas ou existentes.

Similarmente, esta parte da ABNT NBR 60079-29 é aplicável à utilização segura de equipamentos portáteis ou transportáveis, independentemente do seu tempo de uso ou da sua complexidade. Uma vez que equipamentos muito modernos desse tipo também incluem detecção de defi ciência de oxigênio e/ou sensores específi cos de gases tóxicos, algumas orientações adicionais são apresentadas para estes temas.

NOTA Quando em áreas classifi cadas, recomenda-se que os equipamentos sejam instalados e utilizados de modo que não sejam capazes, por si só, de causar a ignição de uma mistura de ar e gás combustível. Desta forma, estes equipamentos necessitam atender aos requisitos da ABNT NBR IEC 60079-10 *.

Para os objetivos desta parte da ABNT NBR 60079-29, exceto quando expressamente indicado em contrário, gases infl amáveis incluem vapores infl amáveis.

Esta parte da ABNT NBR 60079-29 é aplicável apenas a equipamentos do grupo II (ou seja, equi-pamentos destinados à utilização em aplicações industriais e comerciais seguras, envolvendo áreas classifi cadas de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-10 *).

* NOTA DA TRADUÇÃO: A ABNT NBR IEC 60079-10 foi cancelada e substituída pela ABNT NBR IEC 60079-10- 1.

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Para os objetivos desta parte da ABNT NBR 60079-29, equipamentos incluem

a) equipamentos fi xos;

b) equipamentos transportáveis; e

c) equipamentos portáteis.

Esta parte da ABNT NBR 60079-29 não se destina a abranger, mas pode fornecer informações úteis para os seguintes tópicos:

a) equipamentos destinados somente à detecção de gases tóxicos não infl amáveis;

b) equipamentos do tipo para laboratório ou científi co destinados somente às fi nalidades de análise ou medição;

c) equipamentos destinados a aplicações de mineração subterrânea (equipamentos do grupo I);

d) equipamentos destinados somente a aplicações de controle de processos;

e) equipamentos destinados à aplicações em transformação e fabricação de explosivos;

f) equipamentos destinados à detecção de uma atmosfera potencialmente infl amável resultante da poeira ou névoa no ar;

g) equipamentos de caminho aberto não utilizados para medição pontual.

2 Referências normativas

Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste documento. Para referên-cias datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas).

ABNT NBR IEC 60079-0, Atmosferas explosivas – Parte 0: Equipamentos – Requisitos gerais

ABNT NBR IEC 60079-10, Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas - Parte 10: Classifi cação de áreas*

ABNT NBR IEC 60079-29-1, Atmosfera explosiva – Parte 29-1: Detectores de gás – Requisitos de desempenho de detectores para gases infl amáveis

ABNT IEC/TR 60079-20:2008, Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Parte 20: Dados de gases ou vapores infl amáveis referentes à utilização de equipamentos elétricos

ABNT NBR NM IEC 60050-426, Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas – Terminologia

* NOTA DA TRADUÇÃO: A ABNT NBR IEC 60079-10 foi cancelada e substituída pela ABNT NBR IEC 60079-10- 1.

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3 Termos e defi nições

Para os efeitos deste documento, aplicam-se os termos e defi nições das ABNT NBR NM IEC 60050-426 e ABNT NBR IEC 60079-0, e os seguintes. Além disso, algumas defi nições da ABNT NBR IEC 60079-29-1 foram repetidas para conveniência do leitor.

3.1 ponto de ajuste de alarmeparâmetro fi xo ou variável do equipamento, que é destinado a prefi xar o nível de concentração no qual o equipamento automaticamente inicia uma indicação, alarme ou outra função de saída

3.2 ar ambienteatmosfera normal que cerca o equipamento

3.3 equipamento aspiradoequipamento que amostra o gás, atraindo-o para o sensor de gás, por exemplo, por meio de uma bom-ba operada manual ou eletricamente

3.4 sensor catalíticosensor cuja operação depende da oxidação dos gases em um elemento catalítico eletricamente aque-cido

3.5 ar limpoar que é livre de gases infl amáveis e substâncias interferentes ou contaminantes

3.6 concentraçãoquantidade do gás ou vapor de interesse em uma quantidade especifi cada do gás conhecido ou ar, expressa em unidades adequadas

NOTA Unidades típicas incluem fração em volume (v/v) (ver 3.57); molar (mols por mol - m/m); porcentagem do LIE de uma determinada substância; partes por milhão em volume (ppm), partes por bilhão em volume (ppb).

3.7 equipamento de regime contínuoequipamento de detecção de gás que é alimentado por longo período de tempo, mas que pode ter sensoriamento contínuo ou intermitente

3.8 sensoriamento contínuo ou quase contínuomodo de operação em que a alimentação é aplicada continuamente para o elemento sensor e as lei-turas são tomadas continuamente ou em intervalos regulares e freqüentes

3.9 equipamento de difusãoequipamento no qual a transferência do gás da atmosfera para o sensor de gás é feita por movimento molecular aleatório, isto é, sob condições nas quais não existe um fl uxo aspirado

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3.10 dosequantidade total de substância absorvida ou presa, proporcional à concentração e à duração da expo-sição

3.11 desviovariação na indicação do equipamento com o tempo em qualquer fração de volume fi xado de gás (incluindo ar limpo), sob condições ambientais constantes

3.12 sensor eletroquímicosensor cuja operação depende das mudanças dos parâmetros elétricos dos eletrodos colocados em um eletrólito, devido às reações de redução do gás na superfície dos eletrodos

3.13 equipamento para áreas classifi cadasequipamento que incorpora um tipo de proteção coberto pela série ABNT NBR IEC 60079

3.14 atmosfera explosiva de gásmistura com ar, sob condições atmosféricas normais, de substâncias infl amáveis em forma de gás ou vapor, na qual, após a ignição, permite-se a auto-sustentação da propagação da chama

NOTA 1 Esta defi nição particularmente exclui poeiras e fi bras em suspensão no ar. Névoas não são cobertas por esta Norma.

NOTA 2 Embora uma mistura que possua uma concentração acima do limite superior de explosividade(ver 3.54) não seja uma atmosfera explosiva, em determinados casos, para os objetivos de classifi cação de área, é aconselhável considerá-la como sendo uma atmosfera explosiva de gás.

NOTA 3 Condições atmosféricas normais incluem variações acima e abaixo dos níveis de referência de 101,3 kPa e 20 °C, desde que as variações possuam um efeito desprezível nas propriedades explosivas dos materiais infl amáveis.

3.15 faixa explosivafaixa de misturas de gás ou vapor com ar, com concentrações entre o limite inferior e superior de explo-sividade (infl amabilidade)

3.16 verifi cação de campo com gás (verifi cação de resposta)aplicação do gás de ensaio ao sensor para verifi car a resposta do sinal ou a geração de um alarme, sem ajustes de zero, sensibilidade ou nível de alarme

3.17 grisugás infl amável, constituído principalmente de metano, encontrado normalmente em minas

3.18 equipamento fi xoequipamento que é destinado a possuir todas as partes permanentemente instaladas

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3.19 detector de ionização de chamaFID (fl ame ionisation detector)sensor cujo funcionamento depende da ionização do gás a ser detectado em uma chama de hidrogênio

3.20 analisador de temperatura de chamaFTA (fl ame temperature analyser)sensor cujo funcionamento depende da mudança de temperatura de uma chama pelo gás que está sendo detectado

3.21 gás infl amávelgás ou vapor que, quando misturado com ar em determinada proporção, forma uma atmosfera explosiva

NOTA Para os objetivos desta Norma, o termo “gás infl amável” inclui vapores infl amáveis.

3.22 ponto de fulgormenor temperatura do líquido na qual, sob determinadas condições padronizadas, um líquido libera vapor em uma quantidade tal que seja capaz de formar uma mistura de vapor/ar infl amável

3.23 equipamento do grupo IIequipamento elétrico para locais com atmosfera potencialmente explosiva, exceto para minas sujeitas à presença de grisu

3.24 sensor de absorção infravermelhosensor cuja operação depende da absorção da radiação infravermelha pelo gás que está sendo detectado

3.25 calibração iniciala primeira calibração para uma substância específi ca, faixa de medição e aplicação, realizada pelo fabricante antes da entrega, ou no campo, antes de iniciar a operação

3.26 sensoriamento intermitentemodo de operação no qual a alimentação ou fl uxo para o sensor é aplicado intermitentemente de acordo com um ciclo predeterminado e leituras tomadas em ciclo predeterminado

3.27 limite inferior de infl amabilidadeLIIfração do volume de gás, ou vapor infl amável em ar, abaixo da qual não se forma uma atmosfera de gás explosiva, expressa como uma porcentagem (ver ABNT IEC/TR 60079-20)

NOTA Este limite é também conhecido como limite inferior de explosividade (LIE).

3.28 sensor infravermelho de caminho aberto (open path)sensor capaz de detectar gás em qualquer local ao longo de um caminho aberto percorrido por um feixe infravermelho

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3.29 detector paramagnético de oxigênio sensor cuja operação depende das propriedades magnéticas do gás que está sendo detectado

3.30 detector por fotoionizaçãoPID (photo ionisation detector)sensor cuja operação é baseada na ionização de compostos gasosos por radiação ultravioleta (UV)

3.31 envenenantes (de sensores)substâncias que levam à perda temporária ou permanente da sensibilidade dos sensores

3.32 equipamento portátilequipamento de leitura instantânea ou de regime contínuo, que tenha sido projetado para ser pronta-mente transportado de um lugar para outro e utilizado enquanto estiver sendo transportado. Um equipa-mento portátil é operado por bateria e inclui, mas não está limitado a

a) um equipamento de mão, tipicamente com massa menor que 1 kg, que requer a utilização de apenas uma das mãos para ser operado;

b) monitores pessoais, similares em tamanho e massa aos equipamentos de mão, que são continua-mente operados (mas não necessariamente de sensoriamento contínuo) enquanto estão fi xados ao usuário; e

c) equipamentos maiores que podem ser operados pelo usuário enquanto são transportados tanto pela mão como a tiracolo, ou presos ao cinto; e que podem ou não ter uma sonda de prova dire-cionada manualmente

3.33 atmosfera potencialmente explosivaatmosfera que pode se tornar explosiva (o risco é potencial)

NOTA Este caso necessita incluir atmosferas com uma concentração de gás correntemente acima do LSE (limite superior de explosividade), onde uma diluição com o ar poderia torná-las explosivas.

3.34 recalibraçãocalibrações realizadas periodicamente para verifi car e ajustar o sinal de zero e a sensibilidade do sensor com uma mistura conhecida de gases de calibração, sem qualquer alteração dos parâmetros, tipo de gás, faixa de medição e aplicação específi ca que foram estabelecidos pela calibração inicial

3.35 tempo de recuperaçãointervalo de tempo entre o momento em que uma diminuição instantânea na concentração de gás é produzida na entrada do sensor e o momento em que a resposta alcança uma indicação especifi cada

3.36 densidade relativadensidade do gás ou vapor relativa à densidade do ar na mesma pressão e na mesma temperatura (a densidade relativa do ar é igual a 1,0)

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3.37 taxa de liberaçãoquantidade de gás ou vapor infl amável emitida por unidade de tempo a partir da fonte de liberação, que poderia ser a superfície de um líquido

3.38 sensor remotosensor que não é parte integral do corpo principal do equipamento

3.39 verifi cação de respostaver “verifi cação de campo com gás”

3.40 tempo de respostaintervalo de tempo, com o equipamento na condição aquecido, entre o tempo no qual uma variação instantânea entre o ar limpo e um gás-padrão de ensaio, ou vice-versa, é produzida na entrada do equipamento e o instante em que este responde, atingindo uma porcentagem especifi cada (x) do sinal estabilizado no gás-padrão de ensaio

3.41 linha de amostragemmeio pelo qual o gás que está sendo amostrado é conduzido ao sensor, incluindo acessórios(por exemplo, fi ltro ou decantador para água)

3.42 sonda de amostragemlinha de amostragem separada que é conectada ao equipamento conforme requerido, que pode ou não ser fornecida com o equipamento. Esta sonda é usualmente curta (por exemplo, da ordem de 1 m) e rígida (embora possa ser telescópica), mas pode ser conectada ao equipamento por um tubo fl exível

3.43 seletividaderesposta do equipamento ao gás de interesse, comparada com a resposta a outros gases

NOTA Se existir elevada seletividade para o gás de interesse, os resultados vão ser menos ambíguos e a sensibilidade cruzada a outros gases, baixa.

3.44 sensor semicondutorsensor cuja operação depende de mudanças da condutância elétrica de um semicondutor, devido à quimissorção (adsorção química) do gás que está sendo detectado na sua superfície

3.45 sensibilidaderazão da alteração produzida no equipamento por uma concentração conhecida do gás ou vapor

NOTA 1 Dependendo do contexto, isto pode estar relacionado à mínima alteração da concentração de gás ou vapor que o equipamento é capaz de detectar.

NOTA 2 Elevada sensibilidade sugere que baixas concentrações podem ser medidas.

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3.46 sensormontagem na qual o elemento sensor está alojado e que pode também conter componentes de circuito associado

3.47 elemento sensorparte de um sensor que reage na presença de uma mistura de gás infl amável para produzir alguma alteração física ou química que pode ser utilizada para ativar uma função de medição, de alarme ou ambas

3.48 sensor de ponto únicosensor capaz de detectar gás em um único ponto de localização

3.49 fonte de riscoponto ou local a partir do qual um gás infl amável, vapor ou líquido podem ser liberados para a atmosfera, de tal forma que uma atmosfera explosiva de gás poderia ser formada

[IEV 426-03-06, modifi cado]

3.50 amplitudeleitura superior do equipamento no ensaio normal de gás

3.51 equipamento de leitura instantâneaequipamento destinado a ser utilizado durante períodos de tempo curto, intermitente ou irregular, con-forme necessário (normalmente de 5 min ou menos)

3.52 sensor de condutividade térmicasensor cuja operação depende da mudança de calor perdido por condução de um elemento aquecido eletricamente localizado no gás a ser medido, em comparação com o de um elemento similar localizado em uma célula do gás de referência

3.53 equipamento transportávelequipamento não destinado a ser portátil, mas que pode ser prontamente movido de um local para outro

3.54 limite superior de infl amabilidadeLSIfração de volume de gás ou vapor infl amável no ar acima do qual uma atmosfera explosiva de gás não se forma, expresso como uma percentagem (ver ABNT IEC/TR 60079-20)

NOTA Este limite também é conhecido como limite superior de explosividade (LSE).

3.55 vaporestado gasoso de uma substância que pode atingir equilíbrio com seu estado líquido ou sólido na faixa de temperatura e pressão de interesse

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NOTA Esta é uma simplifi cação da defi nição científi ca, para os objetivos desta parte da ABNT NBR IEC 60079-29, e requer apenas que a substância esteja abaixo do seu ponto de ebulição ou de sublimação, à temperatura e pressão ambiente.

3.56 ventilaçãomovimentos do ar e renovação com ar limpo, devido aos efeitos do vento, gradientes de temperatura ou meios artifi ciais (por exemplo, ventiladores ou exaustores)

3.57 fração de volumev/vrazão entre o volume de um componente do gás e o volume da mistura gasosa nas condições especifi cadas de temperatura e pressão

NOTA Esta fração é também conhecida como razão de volume.

3.58 gás de zerogás recomendado pelo fabricante, livre de gases infl amáveis e de substâncias interferentes e contami-nantes, sendo o objetivo do mesmo a calibração/ajuste do equipamento em zero

4 Informações básicas sobre propriedades, comportamento e detecção de gases e vapores

Para esta seção, uma distinção é feita entre gases, que permanecem no estado gasoso nas pressões e temperaturas ambientais típicas, e vapores onde líquidos também podem existir em qualquer pressão ou temperatura pertinente.

4.1 Detecção de gases e vapores – Generalidades

A efetiva operação do equipamento de detecção de gás infl amável não depende apenas de seu desempenho, mas também da sua correta utilização.

A capacidade do equipamento, sua adequação para a aplicação pretendida e o conhecimento do usu-ário sobre suas limitações, tanto as genéricas relacionadas à tecnologia do sensor quanto as individu-ais relativas às suas outras características, por si só não podem assegurar a proteção adequada para pessoas, áreas ou locais nos quais gases infl amáveis ou vapores podem estar ou estão presentes.O nível de segurança obtido também depende do usuário ter um conhecimento básico das proprieda-des e fenômenos de gás e vapor.

Este conhecimento deve permitir ao usuário determinar se o gás é mais pesado ou mais leve que o ar e se os vapores são mais pesados que o ar ou de densidade semelhante e, portanto, onde estes podem acumular. Se a direção e a velocidade de circulação do ar forem conhecidas, pode-se saber como ele pode propagar. Também pode haver razões físicas ou químicas impondo limitações a uma determinada aplicação, como, por exemplo, considerações de calibração.

Considerações devem ser dadas não somente aos gases e vapores que se requer que sejam detec-tados, mas também àqueles que não se requer que sejam detectados, mas que podem também estar presentes.

Os efeitos das variações da umidade e da temperatura podem necessitar de avaliação, sobretudo quando forem utilizadas linhas de amostragem e, mais importante, se vapores outros que não vapor de água estiverem envolvidos.

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Pequenas mudanças nas condições ambientais, tais como aumento ou diminuição da temperatura, que possam ser ignoradas para a maioria dos propósitos, podem alterar signifi cativamente as condições, sobretudo se estiverem presentes líquidos que produzam uma maior quantidade de vapores, ou vapores que se condensem como névoas, ou no interior do próprio equipamento.

Não levar em consideração estas propriedades de gases e vapores em qualquer das fases da seleção, instalação, comissionamento, treinamento, operação e execução de manutenção pode resultar em medição errônea mesmo no mais simples dos equipamentos. Como conseqüência, isto pode gerar por um lado alarmes falsos ou ações incorretas, e por outro lado a falta de alarme ou a falha em tomar quaisquer medidas adequadas. Tais fatores podem expor vidas e bens a riscos desnecessários.

Alguns gases ou vapores podem causar corrosão ou outra forma de deterioração para determinados tipos de sensores. Alguns tipos de sensores possuem tempo de vida específi co. A sensibilidade pode mudar ao longo do tempo. Isso se aplica a determinados tipos de sensores de gases tóxicos e defi ciência de oxigênio, bem como de gases e vapores infl amáveis. Esta é a principal razão para se exigir a verifi cação freqüente da resposta. Esta verifi cação normalmente é realizada utilizando-se um gás de calibração ou de ensaio aplicado de uma maneira determinada. O equipamento correto de ensaio/calibração para um tipo de detector de gás pode não ser adequado a outro tipo, e normalmente é necessário algum treinamento.

4.1.1 Segurança durante a monitoração de gases infl amáveis quando pessoas podem estar presentes

Ao entrar na área com risco potencial, deve-se freqüentemente observar as leituras do detector de gás. As pessoas podem entrar em uma situação de risco e necessitam ser alertadas.

O equipamento só fornece uma leitura para o local onde a leitura está sendo tomada, ou no fi nal da linha de amostragem quando utilizada. Uma atmosfera perigosa pode se formar a poucos metros do ponto de amostragem. Por esta razão, muitas medições devem ser realizadas ao redor de toda área prevista de trabalho, para assegurar que não estão presentes bolsões de gás ou vapor perigosos nesta área.

Na possibilidade da presença de vapor, algumas medições devem ser tomadas um ou dois centímetros acima do chão. Um pequeno problema (por exemplo, um pequeno vazamento de líquido) já pode ser assim detectado em fase inicial. Em todos os rebaixamentos (depressões) no arredor devem ser efetuadas medições.

As leituras são válidas apenas para o momento em que são tomadas, uma vez que as circunstâncias mudam. Recomendam-se leituras freqüentes, especialmente se vapores (ver 4.3.2) puderem estar presentes e com a temperatura em elevação.

Quando uma ampla gama de gases e vapores estiver presente na área de trabalho, pode haver várias sensibilidades possíveis, portanto é necessário um ponto de “alarme” ou de “ação” baixo.

Se existir a possibilidade da presença de um “veneno” para o sensor (como silicones, gasolina com chumbo, ácidos etc.), usando sensores semicondutores ou de combustão catalítica, recomenda-se verifi car, em intervalos freqüentes, a sensibilidade de um equipamento.

Enquanto uma atmosfera estiver sendo monitorada quando à presença de gases e vapores infl amáveis, considerações adicionais são requeridas devido ao fato de que muitos destes, incluindo todos os vapores, exceto o vapor de água, também são tóxicos às pessoas. Detectores e precauções adicionais podem ser necessários para gases e vapores específi cos.

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Se um detector para gás ou vapor infl amável também for equipado com sensores de alta sensibilidade para gases tóxicos específi cos, recomenda-se considerar que este sensor pode detectar somente estes gases específi cos e normalmente não detecta outros materiais tóxicos.

O monitoramento de gás infl amável está fortemente associado ao monitoramento da defi ciência de oxigênio. Freqüentemente esse recurso é adicionado ao equipamento. Há várias razões possíveis para uma defi ciência de oxigênio. Algumas destas são devidas às situações em que uma substância tóxica faz parte da causa da defi ciência, e estes casos requerem mais considerações. Detectores e precauções adicionais podem ser necessários também neste caso.

Portanto, quando do trabalho em uma área risco, é aconselhável verifi car especifi camente a toxicidade potencial da atmosfera com o responsável pela segurança e saúde ocupacional da planta.

NOTA Diferentes países têm diferentes sistemas, bem como podem usar valores diferentes, estabelecendo níveis máximos seguros de substâncias potencialmente tóxicas. Para detalhes típicos, consultar o livro da ACGIH dos EUA sobre Threshold Limiting Values (TLV) e Biological Exposure Indices (BEI), ou a European Commission for the Investigation of Health Hazards of Chemical Compounds in the Work Area, que publica uma lista de TLV recomendados. Ambas as organizações atualizam essas publicações anualmente. Outros países geralmente empregam um ou outro dos conjuntos de dados como base dos seus documentos nacionais, os quais também podem ser referidos.

4.2 Algumas propriedades comuns dos gases e vapores

Todos os gases e vapores misturam-se totalmente com todos os outros por difusão ao longo do tempo ou se agitados. Estes não vão se separar. No entanto, alguns gases e vapores podem reagir quimica-mente entre si quando misturados.

Se a concentração de um gás ou vapor estiver aumentando em uma área, isto se dá porque mais substância está sendo adicionada à área e não devido ao mecanismo de precipitação.

Uma vez que gases e vapores tenham sido misturados, assim eles permanecem, a menos que um componente seja removido quimicamente ou absorvido (por exemplo, em um fi ltro de carvão). Adicionalmente, no caso de vapores, a remoção pode ser por condensação, devido ao aumento de pressão e/ou diminuição de temperatura.

A densidade de gases puros e a densidade efetiva de vapores é proporcional às suas massas mole-culares. Não há mudança signifi cativa do volume quando se misturam gases e/ou vapores. Portanto a densidade destas misturas pode ser calculada simplesmente a partir de frações de volume e das massas moleculares dos seus componentes. Se os valores de densidade relativa estiverem disponí-veis, a densidade relativa da mistura pode igualmente ser calculada a partir das frações de volume e das densidades relativas dos componentes.

A massa molecular equivalente do ar é aproximadamente 29, correspondendo a uma densidade rela-tiva de 1. Por exemplo, os gases com massas moleculares mais baixas que 29 têm uma densidade relativa inferior a 1 e são mais leves que o ar.

Misturas de ar puro com gases ou vapores que são mais pesados que o ar ainda serão mais pesadas que o ar, mas não tanto quanto estes gases ou vapores. Elas tendem a fl uir para rebaixamentos (depres-sões), até se tornarem tão diluídas com o ar puro que o efeito se torna insignifi cante.

Se uma fonte de liberação e o ar ao seu redor forem substancialmente mais quentes que o ar am-biente, a mistura liberada pode subir inicialmente, mesmo que a densidade relativa seja maior que 1. Via de regra, um aumento de temperatura de 30 K provoca um efeito superior ao que por cálculo

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resultaria em uma densidade relativa 10 % maior que a do ar. O inverso aplica-se quando a liberação for mais fria que a temperatura ambiente.

Devido às diferenças de temperatura na liberação e turbulência normal, gases e misturas com densi-dade relativa entre 0,8 e 1,2 geralmente podem ser considerados como tendo uma densidade relativa semelhante ao ar, e portanto, são capazes de propagação em todos os sentidos.

Todos os gases e vapores infl amáveis possuem um LII e um LSI que são experimentalmente deter-minados. Para muitas substâncias, esses dados podem ser encontrados na ABNT IEC/TR 60079-20. A estes valores não se pode atribuir qualquer precisão.

NOTA Em função destes valores serem determinados experimentalmente, diversos países especifi cam valores diferentes para LII e LSI, os quais possuem força de lei. Seguem dois exemplos:

— NFPA 30 é uma publicação utilizada nos EUA;

— GESTIS é uma base de dados disponível publicamente, usada na Alemanha.

Todos os vapores, exceto vapor de água, são tóxicos em graus diferentes. Todos os vapores infl amáveis são tóxicos a níveis bem abaixo dos 25 % do LII; a maioria é tóxica abaixo de 1 % do LII. Na melhor das hipóteses, gases (exceto ar ou oxigênio) são asfi xiantes (ou seja, seu efeito sobre as pessoas é devido apenas à diminuição do oxigênio do ar). Outros gases têm variação de toxicidade leve a extrema.

Quando da detecção de vapores ou gases específi cos, é necessário estar consciente do risco potencial de toxicidade de outros gases ou vapores que podem estar presentes, mas não estão sendo detectados.

4.3 Diferenças entre a detecção de gases e vapores

As principais diferenças práticas entre a detecção de gases e a detecção de vapores são descritas a seguir.

4.3.1 Detecção de gases

Substâncias que permanecem gasosas dentro das faixas de temperatura e pressão aplicáveis à detec-ção de gás seguem em geral as Leis dos Gases e se comportam previsivelmente. Um treinamento simples é sufi ciente para uma pessoa com conhecimentos básicos.

Gases podem ser puros, ou qualquer mistura dos gases pode ser feita, a menos que reajam quimica-mente. A composição de misturas de gases que não reagem entre si não muda com a temperatura ou a pressão.

4.3.1.1 Considerações sobre calibração

É possível fazer e armazenar, sob alta pressão, misturas de gás para calibração e outros ensaios que são totalmente representativos para a aplicação pretendida de detecção de gás. Muitas podem ser feitas com base em ar seco ou sintético. No entanto, gases mais reativos tendem a ter um tempo de armazenamento maior se a base da mistura for nitrogênio seco. Esta possibilidade é normalmente escolhida, a menos que ela seja incompatível com o sensor.

Quando mais de um gás infl amável (ou vapor) puder ser detectado, é mais comum utilizar um único gás de calibração ou ensaio e dados de resposta relativa. Para detalhes adicionais, ver 4.3.2.1.

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4.3.1.2 Considerações sobre propagação e amostragem

Gases podem ter uma densidade que é mais leve que o ar, como o hidrogênio e o metano. Eles podem ter aproximadamente a mesma densidade do ar, tais como o monóxido de carbono, sulfureto de hidro-gênio, cianeto de hidrogênio, etano, etileno e acetileno; ou eles podem ter uma densidade mais pesada que o ar, como cloro, dióxido de carbono, dióxido de enxofre, GLP, propano, propileno e butano.

Quando da amostragem, pelo menos alguns ensaios ou leituras devem ser tomados considerando-se a densidade do gás do local. Isso também pode auxiliar a detecção da fonte de liberação.

4.3.1.3 Considerações sobre toxicidade

Alguns gases infl amáveis (especifi camente amoníaco, sulfureto de hidrogênio, cianeto de hidrogê-nio, monóxido de carbono, metilamina e formaldeído) são altamente tóxicos a níveis tão baixos que podem ser indetectáveis pelo equipamento convencional de gás infl amável, embora estejam listados na ABNT IEC/TR 60079-20 e possam ser detectados por tais equipamentos em níveis mais altos de relevância para detecção das faixas do LIE. Se estes gases forem suscetíveis de estarem presentes, serão exigidos sensores de gases tóxicos específi cos separados e, possivelmente, outras precauções, se pessoas estiverem na área.

Também é necessário ter consciência de que alguns gases não infl amáveis são altamente tóxicos, tais como o cloro, dióxido de enxofre, óxido nítrico e dióxido de nitrogênio. Se estes gases forem comumen-te presentes, eles exigirão sensores de gases tóxicos separados e, possivelmente, outras precauções.

Outros gases infl amáveis, como o propano, ciclopropano, butano e GLP, são levemente tóxicos ou nar-cóticos em níveis bem abaixo dos seus LIE. Da mesma forma, gases não infl amáveis como o dióxido de carbono e o óxido nitroso são potencialmente tóxicos em níveis que podem não resultar em uma signifi cativa defi ciência de oxigênio.

4.3.1.4 Vapor de água

Embora esta subseção refi ra-se somente à detecção de gases, não é normalmente possível ignorar o vapor de água. Isto pode gerar problemas no equipamento frio que tenha sido exposto repentinamente a uma atmosfera mais quente e úmida. Exemplos desta situação são sair de uma sala fria e entrar em uma atmosfera normal ou sair de um local com ar condicionado e entrar em uma atmosfera tropical ou subtropical úmida. A água pode condensar no interior ou sobre um sensor, causando uma perda temporária de sensibilidade ou algum outro problema, até que o equipamento aqueça a água e esta volte a se evaporar. Este é particularmente o caso dos sensores eletroquímicos: uma queda muito rápida em uma leitura de oxigênio pode ocorrer a partir de uma leitura normal de 20,8 % ou 20,9 % até leituras de 16 % ou inferiores, devido apenas a uma cobertura de água condensada na membrana do sensor frio. A sensibilidade pode recuperar-se lentamente em alguns minutos, enquanto o sensor aquece até a temperatura ambiente e a cobertura se evapora.

O vapor de água também pode causar desvios signifi cativos na leitura dos vários tipos de sensores (ver Seção 5 e Anexo A).

4.3.2 Detecção de vapores

Vapores são mais difíceis de entender do que gases. Substâncias onde o líquido ou o sólido podemcoexistir com o seu estado gasoso em condição normal ou levemente anormal de temperaturas e pressões são assumidas como tendo vapores. Vapores se comportam diferentemente dos gases, e podem apresentar mais problemas. Onde vapores estão comumente presentes, é necessário um trei-namento adicional sobre as suas propriedades.

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Quando um líquido estiver presente, a taxa de evaporação aumenta com a temperatura. Da mesma forma, a fração máxima de volume de vapor que pode ser alcançada em um sistema fechado (vapor saturado) aumenta com a temperatura. Este aumento é dependente da temperatura e pressão e é in-dependente da quantidade de líquido, desde que haja algum líquido remanescente. A fração máxima de volume de vapor também é independente do gás de origem, desde que esteja na mesma tempera-tura e pressão e não seja solúvel no líquido.

A fração de volume que pode ser alcançada pelo vapor a qualquer temperatura é inversamente pro-porcional à pressão absoluta. Portanto, um aumento da pressão pode causar condensação.

Como regra geral, à pressão constante, o nível máximo da fração de volume (saturado) de qualquer vapor aumentará a um fator entre 1,5 e 2,0 para cada aumento de 10 K na temperatura do líquido,e cairá a um fator de 1,5 a 2,0 para cada redução de 10 K.

O efeito de duplicar a pressão absoluta possui um efeito equivalente a um decréscimo em temperatura de 10 K a 17 K, à pressão constante. Reduzir a pressão pela metade possui um efeito equivalente a uma elevação de temperatura similar.

A temperatura na qual a fração de volume saturada pode chegar a 100 % da pressão estabelecida é o ponto de ebulição.

Somente é possível ter 100 % da fração de volume de um vapor no seu ponto de ebulição ou superior naquela pressão atmosférica. Abaixo do ponto de ebulição do líquido, a máxima concentração possí-vel de vapores no ar ou outros gases deve ser inferior a 100 % da fração de volume.

A quantidade real de vapor vai ser inferior aos valores preditos, se uma atmosfera fresca estiver con-tinuamente passando sobre a superfície do líquido, ou caso não tenha havido tempo sufi ciente para o equilíbrio ser estabelecido. No entanto, este montante máximo pode ser alcançado em um espaço enclausurado, especialmente se ele tiver sido fechado por algum tempo e o espaço do ar for agitado lentamente por convecção ou meios mecânicos.

Líquidos infl amáveis têm pontos de fulgor, que são determinados de forma diferente do LIE, mas são essencialmente as temperaturas em que os seus vapores podem atingir os seus LIE das frações de volume no ar sobre as suas superfícies líquidas, uma vez mais, desde que o vapor não seja continua-mente removido por correntes de ar.

Todos estes pontos impõem limites às misturas de vapores com gases. Para qualquer fração de volu-me particular de um vapor em uma mistura com gás, uma queda de temperatura ou aumento da pressão vai, em determinada fase, chegar ao ponto de saturação, abaixo do qual o líquido começa a condensar como uma névoa ou líquido. Quando aplicado ao vapor de água, é conhecido como o “pon-to de orvalho”. Este termo é freqüentemente aplicado a outros vapores. Abaixo do ponto de orvalho a composição de qualquer mistura de vapor e gás deve, portanto, mudar.

4.3.2.1 Consideração sobre calibração

Restrições reais sobre qual calibração ou ensaio de vapores são práticos para utilização no campo são impostas pela temperatura mínima à qual eles são utilizados e pela pressão necessária em um gás de calibração ou cilindro do ensaio de gás.

Os conjuntos de ensaio com uma pressão armazenada na faixa 2 MPa a 3 MPa são efetivamente limitados em cerca de 50 % do LIE para n-pentano (ponto de ebulição 36 °C), cerca de 10 % do LIE para n-hexano (ponto de ebulição 68 °C), não menos para outras substâncias com pontos de ebulição semelhantes, e valores ainda menores para as substâncias com pontos de ebulição mais elevados.

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Em geral, os gases de ensaio pentano e hexano são diretamente aplicáveis à indústria do petróleo quando tais vapores forem os principais componentes. No entanto, para outras indústrias, raramente é possível fazer uma calibração com equipamento portátil e transportável ou com conjunto de ensaio para utilização fora do laboratório, que verdadeiramente seja representativo do vapor a ser medido.

Para solucionar este problema, as respostas dos equipamentos para diferentes gases e vapores com referência a um ensaio prático de gás ou vapor particular são determinadas em um laboratório. Tal dado leva tempo para ser determinado e tem elevado custo de obtenção. Para fi ns gerais, normalmente é feito apenas para um determinado modelo de equipamento, e não para cada unidade. Nesses casos, há variações entre unidades diferentes.

A calibração de rotina é executada em uma de duas maneiras:

a) apresentar uma correta leitura do LIE sobre a calibração de gás ou vapor e utilizar o dado de resposta relativa diretamente para a(s) substância(s) de interesse (ou gerar a resposta relativa no software);

b) apresentar uma leitura artifi cial do LIE sobre a calibração de gás ou vapor, para que a leitura do LIE seja aproximadamente correta quando expostos ao gás ou vapor de interesse, ou para uma faixa especifi cada de gases ou vapores.

Podem também existir variações em respostas relativas de sensores sobre o tempo, particularmente no caso de sensores que tenham vida defi nida, ou seja, suscetíveis ao “envenenamento” (perda de sensibilidade devida a ação química), tal como sensores eletroquímicos e combustão catalítica.

Por exemplo, no caso de sensores de combustão catalítica, a resposta ao metano se deteriora seletivamente antes de outros gases ou vapores. Se isso acontecer e o equipamento puder ser facilmente recalibrado em metano, este vai ler sobre o excesso de todas as outras substâncias, que está na direção segura.

Por esta razão, em todas as aplicações de combustão catalítica onde o metano pode estar envolvido, a utilização da resposta do gás de ensaio metano é recomendada para os ensaios de campo e durante os procedimentos de calibração, mesmo que algum outro gás ou vapor seja utilizado para a calibragem real. Caso contrário, propano, pentano ou misturas de hexano de calibração são geralmente recomendados por conta da sensibilidade destes tender a cair antes de outras substâncias.

Importa igualmente notar que a sensibilidade dos sensores de combustão catalítica de metano em termos do LIE é geralmente superior à sensibilidade de outras substâncias, exceto o hidrogênio. Conseqüentemente, se a técnica descrita anteriormente em a) estiver sendo utilizada, recomenda-se que os alarmes sejam defi nidos para um menor ponto de ajuste, e se a técnica descrita em b) estiver sendo utilizada, convém que a leitura da calibração seja defi nida para uma leitura mais elevada que o % LIE do gás de ensaio metano.

Recomenda-se que o hidrogênio somente seja utilizado como seu próprio gás de calibração.

Quando outros gases de ensaio ou de calibração forem utilizados, que não o gás ou vapor de interesse, recomenda-se que margens de segurança adicionais, menor ajuste de alarme etc. sejam utilizados, a fi m de compensar o aumento de incertezas do dado de resposta relativa devido aos fatores mencionados anteriormente.

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4.3.2.2 Considerações sobre propagação e amostragem

Somente o vapor de água é mais leve que o ar. Existem apenas quatro vapores, três dos quais são infl amáveis, com uma densidade semelhante a do ar (metanol, hidroxilamina, hidrazina e peróxido de hidrogênio, sendo os três últimos incomuns).

Todos os outros vapores são mais densos que o ar. Muitos são consideravelmente mais densos que o ar. Em um ponto de liberação, a menos que aquecidos, eles inicialmente fl uem abaixo ou em todo nível da superfície, e até que eles estejam bem misturados com o ar, eles permanecem próximos ao chão, possivelmente a poucos centímetros de profundidade, que é quando eles apresentam os maio-res problemas de infl amabilidade. Um grave exemplo disto é o caso dos poços, trincheiras e túneis, que tendem a encher de baixo para cima e podem permitir uma extensão da propagação através de centenas de metros. Isto também pode provocar os mais graves problemas de toxicidade em pessoas que adentrem poços e túneis.

Quando da amostragem para os vapores infl amáveis em atmosferas relativamente intactas, alguns ensaios podem ser realizados em níveis muito baixos, idealmente dentro de um centímetro do piso ou solo.

Uma vez misturados com um excesso de ar, todos os vapores são encontrados em todos os níveis, possivelmente em frações de volume bem abaixo dos seus LIE, mas ainda apresentando grandes problemas de toxicidade.

O vapor de um líquido infl amável com alto ponto de fulgor pode não ser detectável, se a temperatura ambiente for bem inferior ao ponto de fulgor. Como exemplo, utilizando a regra geral do início de 4.3.2, se o ambiente é 60 K abaixo do ponto de fulgor, pode-se estimar que o vapor somente possa atingir entre 1 % e 8 % do LIE como um máximo, e em seguida lentamente, perto do líquido, se o vapor não estiver sendo soprado para fora.

Em contrapartida, se a temperatura subir, particularmente em uma área fechada, a concentração pode mudar drasticamente. Novamente, utilizando a regra geral, a concentração de vapor em um espaço fechado pode aumentar por um fator de até oito para um aumento de 30 K na temperatura, causado, por exemplo, pelo sol em um tanque externo. Uma quantidade de vapor não detectada previamente, enquanto o tanque está frio, pode tornar-se muito signifi cativa quando este aquecer. Quando as tem-peraturas forem crescentes, freqüentes ensaios de vapor são necessários.

Outros problemas podem surgir com substâncias de massa molecular alta. Quanto maior a massa molecular, menor a taxa de difusão. Isto se aplica ao equipamento não bombeado, quando as telas de difusão forem utilizadas para prevenir a ignição externa, e também dentro de alguns sensores.Em particular, isto pode afetar tanto a velocidade de resposta como a sensibilidade em sensores de combustão catalítica, especialmente as variedades “resistentes a envenenantes”.

Grandes problemas também surgem nos ensaios de vapor devido à possível condensação da própria amostra no detector ou de seus acessórios. Detectores de gás só detectam os gases ou vapores pre-sentes. Eles não detectam névoas ou líquidos condensados resultantes do equipamento, ou uma linha de amostragem que seja marcadamente mais fria do que a atmosfera sendo amostrada.

Se o equipamento ou sua linha de amostragem forem contaminados pelo vapor condensado porque ele estava muito frio, ou pior ainda, se estes forem contaminados pela composição dos líquidos infl a-máveis, espúrios, possivelmente, leituras perigosamente enganosas vão ocorrer até que a contamina-ção esteja totalmente removida.

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4.3.2.3 Toxicidade e outras considerações

Todos os vapores, exceto água, incluindo também todos aqueles não infl amáveis, são tóxicos em algum grau. Todos os vapores infl amáveis são tóxicos em concentrações bem abaixo do LIE. A maio-ria dos vapores, incluindo muitos comumente encontrados na indústria, é preocupantemente tóxica bem abaixo de 1 % do LIE. Então, eles podem ser não detectáveis em concentrações onde já são um problema tóxico, se apenas for utilizado um detector de gás combustível com uma faixa normal do LIE. Outras precauções são necessárias.

4.4 Defi ciência de oxigênio

Detectores de defi ciência de oxigênio são freqüentemente incorporados a equipamentos de gás infl a-mável, com ou sem sensores de toxicidade. Esses detectores de oxigênio são essenciais ao trabalho em espaços confi nados.

Alguns tipos de sensores de oxigênio respondem às mudanças na pressão e, por isso necessitam ser verifi cados em ar limpo e eventualmente ajustados cada vez que forem utilizados e/ou se houver uma mudança signifi cativa de altitude.

A fração de volume de oxigênio em ar seco é de cerca de 20,9 % v/v. Um ajuste típico de alarme para a defi ciência de oxigênio é entre 19,0 % a 19,5 % v/v.

Considerando como exemplo um ajuste de 19,0 % v/v, convém que o alarme atue em uma defi ciência de 1,9 % v/v, ou seja, em uma defi ciência de 10 % da concentração original. Em determinadas circuns-tâncias, isto pode não ser adequado para proteção pessoal.

Da mesma forma, com um ajuste de 19,5 % v/v, o alarme deve atuar em uma defi ciência de 1,4 % v/v, ou seja, em uma defi ciência de 7 % da concentração original. Em determinadas circunstâncias, isto também pode não ser adequado para proteção pessoal.

Não é comumente apreciado que um operador dependa de equipamentos para detectar um gás ou vapor infl amável e uma defi ciência de oxigênio; também é necessário saber qual poderia ser a causa da defi ciência de oxigênio encontrada.

Existem três mecanismos físicos e químicos básicos pelos quais uma defi ciência de oxigênio pode ocorrer, descritos nas próximas três subseções com referência ao exemplo anterior de alarme ajustado em 19,5 % v/v.

4.4.1 Reação química do oxigênio com produtos sólidos

Os principais exemplos são a ferrugem do aço ou a corrosão de outros metais. O oxigênio simplesmente é retirado do ar, deixando um óxido sólido. Isto normalmente pode ocorrer em espaços confi nados construídos de metal.

Quando o alarme operar a 19,5 % v/v, a atmosfera é equivalente, em termos fi siológicos, a trabalhar 650 m de altitude acima da altitude real. Normalmente isto não causa qualquer problema de saúde às pessoas.

4.4.2 Reação química de oxigênio com produtos gasosos

No caso mais simples, este pode ser o resultado da respiração, da ação bacteriana aeróbica (mas não ação anaeróbica), ou de combustão limpa. O 1,4 % de redução no teor de oxigênio, necessário para disparar o alarme, estaria acompanhado de um aumento no nível de dióxido de carbono de cerca de 0,8 %, o que é bastante seguro a curto prazo, e não causaria efeitos de curto ou longo prazo a uma “pessoa saudável”.

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Se, no entanto, a defi ciência de oxigênio resultou da possível combustão “suja” que envolve a combustão de madeira, papel, carvão, petróleo etc., então, mesmo após a fumaça abaixar, uma atmosfera com 19,5 % v/v de oxigênio pode ser letalmente tóxica, devido às concentrações, possivelmente em excesso de 0,2 % v/v (2 000 partes por milhão), do monóxido de carbono produzido em conjunto com o dióxido de carbono.

Se na combustão estivessem também envolvidos plásticos, tais como PVC, poliuretano etc., a atmosfera seria muito tóxica devido à combustão adicional dos produtos, tais como cloreto de hidrogênio e cianeto de hidrogênio.

4.4.3 Diluição do ar pelo deslocamento por algum outro gás ou vapor

NOTA A detecção de gás através da diminuição de oxigênio é recomendada apenas sob condições muito controladas e não é recomendada em contrário.

Uma defi ciência de oxigênio de 1,4 % v/v, necessária para provocar o alarme, exigiria uma adição de 7 % v/v de outro gás ou vapor. Sendo assim, o problema passa a ser o de saber qual gás ou vapor causou tal defi ciência. Existem várias categorias:

a) Se a causa da defi ciência de oxigênio for uma diluição através de gases inertes, como nitrogênio, argônio, hélio ou neon (ou vapor de água), uma adição de 7 % v/v do gás inerte para a atmosfera é perfeitamente segura. A situação é semelhante àquela em 4.4.1.

b) Se o gás que provoca a defi ciência de oxigênio for hidrogênio, metano (gás natural) ou etano, a atmosfera é segura para se respirar durante um curto período, mas está acima do LII, e, portanto, é explosiva. Mas se houver um detector de gás infl amável, assim como o detector de oxigênio, é recomendável que este emita um alarme muito antes desta situação perigosa ocorrer.

c) Se o gás que provoca defi ciência de oxigênio for o acetileno, etileno, ciclopropano, propano, butano ou GLP, nesta atmosfera, seria possível a sobrevivência de pessoas que trabalham na área por apenas alguns segundos. Mas seria muito acima do LII. Então, se também houver um sensor combustível, ele primeiramente dispara o alarme.

d) Se o gás que provoca a defi ciência de oxigênio for o dióxido de carbono, a atmosfera é marginal. Pessoas só poderiam fi car conscientes em tal atmosfera durante um breve período. Uma fração de 7 % em volume de qualquer outro gás ou vapor adicionado à atmosfera, causando a defi ciência na quantidade de oxigênio, tornaria a atmosfera potencialmente e rapidamente fatal.

ATENÇÃO – Detectores de oxigênio nunca devem ser utilizados para indicar defi ciências cau-sadas por CO2.

Isto pode levar a uma situação muito perigosa. Basear-se somente em alarmes de oxigênio para monitorar a produção de dióxido de carbono já levou a mortes. Estas foram devido à confusão entre a situação em 4.4.2, onde o oxigênio é subtraído e o alarme opera com cerca de 0,8 % v/v de CO2, e a produção de CO2 por processos anaeróbicos. Esta última situação é coberta nesta subseção, onde o CO2 é acrescentado sem subtração de oxigênio, por exemplo, na produção de cerveja ou de vinho ou em processos anaeróbicos de lodo em caixas subterrâneas. Nestes casos, o mesmo alarme não irá operar até existir 7 % v/v de CO2.

ATENÇÃO – Um risco adicional, neste caso, é que alguns sensores de oxigênio apresentam um pequeno sinal de fundo de escala com elevadas concentrações de CO2.

No exemplo acima, a leitura de O2 será maior que a real concentração de O2, e o alarme dos 19,5 % v/v de O2 só seria dado em um número signifi cativamente maior (e, portanto, mais perigoso) na concentração de CO2 que 7 % v/v.

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5 Princípios de medição

Os princípios de medição são tratados com detalhes no Anexo A. Esta seção é um resumo do Anexo A,de forma a fornecer informações práticas sobre os aspectos de operação, manutenção e reparos.Os títulos e a numeração de 5.1 a 5.9.4 são idênticos aos de A.1 a A.9.4. Para informações mais detalhadas, usar o Anexo A em vez desta seção.

Os princípios de medição dos diversos tipos de sensores são apresentados a seguir, juntamente com suas vantagens e aplicações práticas e com as suas limitações, interferências por outros gases e envenenantes (isto é, perda de sensibilidade causada por outros gases ou vapores).

Um resumo dos princípios de detecção mais comuns é apresentado na Tabela 1. Estes princípios são explicados com mais detalhes em 5.1 a 5.9 (e em A.1 a A.9).

Tabela 1 – Visão geral dos equipamentos de detecção de gás com diferentes princípios de medição

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5.1 Sensores catalíticos

O princípio de operação de sensores catalíticos depende da oxidação do gás infl amável sobre a superfície de um catalisador aquecido eletricamente, tipicamente operando a uma temperatura entre 450 °C e 550 °C.

Sensores catalíticos são capazes de operar continuamente durante alguns anos na ausência de seus principais envenenantes, porém progressivamente apresentam desvios e perda de sensibilidade, devido ao envelhecimento e presença de traços de envenenantes. Por estas razões, verifi cações regulares de resposta e recalibração são requeridas, sendo que a freqüência depende da severidade da aplicação.

Em muitos casos, os invólucros dos sensores incorporam um dispositivo metálico permeável para per-mitir que o gás possa alcançar o elemento sensor e assegurar que, se o gás estiver acima do seu LIE e, desta forma, capaz de ser ignitado pelo calor dos elementos sensores, isto não provoque a ignição de uma atmosfera explosiva externa ao invólucro. Esta proteção é também útil contra poeira ou danos mecânicos, bem como contra velocidades excessivas do ar.

5.1.1 Aplicações comuns

Sensores catalíticos são adequados para:

— a detecção, em princípio, de todos os gases infl amáveis, porém com variação na sensibilidade;

— a detecção de mistura gás/ar até e abaixo do limite inferior de explosividade (LIE).

O tempo de resposta e a sensibilidade dependem do gás individual a ser medido. Quanto maior for a massa e o tamanho molecular do gás, maior o tempo de resposta, e, geralmente, menor a sensibilidade.

5.1.2 Limitações

O sensor catalítico depende da oxidação catalítica para seu princípio de operação e suas funçõessomente quando uma concentração sufi ciente de oxigênio (10 % no mínimo) estiver presente. Con-centrações insufi cientes de oxigênio podem ocorrer com elevadas concentrações de gases infl amá-veis, bem acima do LSE. Desta forma, este tipo de sensor somente pode ser utilizado para detecção de mistura gás/ar até ou abaixo do limite inferior de explosividade (LIE).

ATENÇÃO – Com concentrações acima do limite inferior de explosividade, um sensor catalítico pode erroneamente indicar que a concentração de um gás infl amável está abaixo do LIE.

Desta forma é conveniente que equipamentos que atendam totalmente aos requisitos daABNT NBR IEC 60079-29-1, ou da série anterior da IEC 61779, que utilizem sensores catalíticos, tenham uma indicação de “fora de escala”, de forma a evitar leituras incorretas devidas a isto. Entretanto, sensores autônomos (por exemplo, transmissores com sinal do tipo 4-20 mA) e equipamentos antigos podem não fornecer tais características de proteção.

Variações na pressão, temperatura e umidade não possuem efeito signifi cativo dentro de uma faixa especifi cada. Entretanto, quanto mais baixo for o nível de alarme, mais elevada é a signifi cância das variações na temperatura e em outros fatores ambientais.

Para evitar falsos alarmes, é recomendado que o nível de alarme não esteja abaixo de 5 % do LIE para o metano, 10 % do LIE para o propano e butano e 20 % do LIE para vapores de gasolina, desde que, em último caso, sejam tomadas precauções adequadas contra a toxicidade.

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Após a exposição a concentrações de gases além da faixa de medição, ou por períodos prolongados, o sensor pode necessitar de um tempo de recuperação de muitas horas ou pode ter alterações irrever-síveis com relação à sua leitura de gás zero e sensibilidade.

Pelas razões apresentadas nos últimos três parágrafos, os sensores não são adequados para aplica-ções com elevada sensibilidade (por exemplo, faixas muito menores que 0 – 10 % do LIE), uma vez que estas características indesejáveis poderiam simplesmente ser amplifi cadas.

5.1.3 Interferências

O princípio de medição é geralmente não seletivo, uma vez que todos os gases infl amáveis (no ar) induzem um sinal. Existe uma grande variação na sensibilidade para diferentes gases, a qual não está diretamente relacionada com o LIE. Entretanto, é possível utilizar a sensibilidade relativa verifi cada (conforme fornecida pelo fabricante) para o gás de calibração do equipamento.

Se a atmosfera a ser monitorada contiver gás ou gases que diluem ou deslocam o ar, por exemplo, o nitrogênio e o dióxido de carbono, o sensor catalítico pode apresentar uma resposta baixa ou zero. Problemas similares podem ocorrer em atmosferas carregadas de vapor, freqüentemente devido à satu-ração de um corta-chama sinterizado, por causa de condensação. Altas concentrações de gás inerte (por exemplo, argônio ou hélio) também podem alterar o equilíbrio térmico do sensor, resultando em aparente leitura do gás combustível.

5.1.4 Envenenantes

Sensores catalíticos são suscetíveis a envenenamentos por substâncias que muitas vezes não estão obviamente presentes, mas que são amplamente utilizadas com freqüência, desta forma necessitando de verifi cações de resposta e recalibrações regulares.

Esta inibição pode ser permanente ou temporária, de acordo com a natureza do contaminante.

Inibição permanente, usualmente conhecida como “envenenamento catalítico”, pode resultar de expo-sição a substâncias, tais como

— produtos com silicone (por exemplo, impermeabilizantes, adesivos, agentes desengripantes, gra-xas e óleos especiais e determinados produtos médicos);

— chumbo tetraetila (por exemplo, gasolina com chumbo, especialmente a gasolina de aviação);

— compostos de enxofre (por exemplo, dióxido de enxofre e sulfeto de hidrogênio);

— compostos halogenados (por exemplo, hidrocarbonetos halogenados);

— compostos organossulfurados (por exemplo, herbicidas, inseticidas e ésteres fosfatados em fl ui-dos hidráulicos à prova de chama).

Em alguns casos, hidrocarbonetos halogenados e compostos de enxofre podem causar somente inibição temporária.

Os sensores denominados “resistentes a envenenantes” podem tolerar maiores concentrações destes contaminantes do que sensores tradicionais antes de sofrerem inibição. Ao atingir esta situação, outras propriedades podem também ser prejudicadas (tais como apresentar uma velocidade de resposta mais baixa e sensibilidade reduzida).

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Os sensores que não são “resistentes a envenenantes”, em alguns casos, podem ser protegidos contra muitos envenenantes pela utilização de carvão ativado ou outros tipos de fi ltros. Entretanto, recomenda-se que estes fi ltros sejam utilizados com grande cuidado, enquanto eles podem oferecer excelente proteção contra contaminantes, os fi ltros com carvão em particular, causam uma redução na sensibilidade, e podem ainda impedir a detecção de hidrocarbonetos. Estes fi ltros podem também apresentar tempos de resposta consideravelmente extensos para outras substâncias, além do metano ou do hidrogênio, efetivamente limitando sua aplicação para aqueles gases. Os fi ltros possuem um tempo de vida limitado e requerem ser substituídos. Seu desempenho pode também ser afetado pelo nível de umidade na atmosfera.

O efeito do envenenamento depende do envenenante em si, do gás a ser medido e do projeto particu-lar do sensor. As orientações do fabricante necessitam ser obtidas com relação a quais contaminantes podem envenenar o catalisador e como o sensor pode ser protegido.

5.2 Sensores por condutividade térmica

O princípio de operação do sensor de condutividade térmica depende da perda de calor por condu-ção (e às vezes também por convecção) de um elemento resistor eletricamente aquecido (isto é, um fi lamento, glóbulo ou resistor de fi lme fi no), localizado no fl uxo de vazão constante do gás amostrado, ou em uma câmara de difusão.

A amostra não é consumida ou alterada pelo sensor, e oxigênio não necessário. Desta forma, a leitura pode ser obtida mesmo com vazão interrompida.

Este tipo de sensor é adequado para a monitoração de gases cuja condutividade térmica na faixa de detecção desejada seja bem diferente daquela do ambiente de referência (normalmente o ar). Entre-tanto, tabelas publicadas de condutividade térmica podem induzir a uma interpretação incorreta, por-que outros efeitos, tais como a convecção ou o transporte de massa, também infl uenciam a sensibili-dade do sensor.


Estes sensores não requerem oxigênio para a sua operação e são capazes de medir concentrações até 100 % v/v do gás.

Os equipamentos podem ser calibrados em qualquer faixa adequada até 100 % da faixa nominal do gás em um gás de referência indicado.

Estes sensores são adequados para a detecção de gases individuais com condutividade elevada ou baixa em relação ao ar, quando o ar for o gás ambiente. Tipicamente, a elevada condutividade de gases como o hidrogênio, hélio e néon apresenta uma boa sensibilidade no ar e a sensibilidade ao metano é normalmente aceitável.

A sensibilidade é freqüentemente limitada e o limite mínimo prático de detecção pode exceder o LIE, a menos que a condutividade térmica do gás seja sufi cientemente diferente da condutividade do ar.

Uma aplicação especial é a purga de tanques de GLP com gás “inerte” CO2/N2. Quando a conduti-vidade térmica for combinada com a convecção, é possível produzir sensores que são amplamente independentes de uma grande gama de gases do ambiente (tais como o ar, nitrogênio e certos gases “inertes” do tipo dióxido de carbono/nitrogênio). Ao mesmo tempo, estes sensores respondem a faixas de hidrocarbonetos leves, do metano ao pentano, com pelo menos sensibilidades comparáveis, embora os dados de condutividade térmica somente possam indicar que isto não seja possível.

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5.2.2 Limitações

Esta técnica é limitada às aplicações nas quais as variações previstas para o gás do ambiente possuam um efeito desprezível quando comparado com a(s) resposta(s) de gás ou gases de interesse na faixa requerida.

Os sensores não são seletivos para gases individuais. Estes sensores respondem a todos os gases, sejam estes infl amáveis ou não.

As condutividades térmicas de gases infl amáveis diferem muito. Gases mais leves (tais como metano e hidrogênio) são mais condutivos que o ar, enquanto que gases mais pesados (tais como os outros hidrocarbonetos mais pesados que o metano) são menos condutivos. A resposta à mistura de gases é, desta forma, indeterminada, a menos que as proporções de todos os gases constituintes da mistura sejam conhecidas. No pior caso, uma mistura de gases com elevada e baixa condutividades pode cancelar uma característica ou outra e não produzir resposta no equipamento.

Erros de leitura também podem ser obtidos se

a) um sensor de condutividade térmica do tipo sensível ao fl uxo for utilizado e a vazão de amostra do gás não for estável, ou se as condições recomendadas para a vazão do gás não forem mantidas, de acordo com as instruções do fabricante;

b) existirem variações na temperatura ambiente sem controle de compensação de temperatura ambiente no conjunto do sensor;

c) o equipamento for utilizado em uma posição não recomendada, particularmente se for do tipo que utiliza a convecção e a condutividade.


Interferências ou erros são causados se o equipamento for exposto ou utilizado na tentativa de detecção de gases para os quais não tiver sido calibrado. Especifi camente gases adicionais ou não previstos, sejam infl amáveis ou não, de diferentes condutividades em relação ao gás de referência, podem afetar a condutividade resultante em qualquer direção, de forma que o sinal pode mesmo ser reduzido a zero.

Uma interferência específi ca em muitos casos é o vapor d’água, uma vez que a presença deste vapor pode ser altamente variável, particularmente em climas quentes. Em aplicações que requerem elevada sensibilidade, o sinal que normalmente se deve às variações de vapor d’água pode ser sufi ciente para o equipamento necessitar de condicionamento da amostra.

5.2.4 Envenenantes

Não existem efeitos conhecidos de envenenantes.

5.3 Sensores infravermelhos

O princípio de operação de sensores ópticos espectrofotométricos depende da absorção da energia de um feixe de luz, nas partes ultravioleta, visível ou infravermelho do espectro luminoso, pelas moléculas do gás que estiver sendo detectado. A maioria dos equipamentos existentes opera dentro do espectro infravermelho (IR).

Sensores infravermelhos não consomem a amostra e não requerem oxigênio para a sua operação. Estes sensores não são grandemente afetados pela taxa de vazão do produto. Espera-se que a vida dos sensores seja longa na ausência de corrosão, contaminação ou danos mecânicos.

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O princípio deste tipo de equipamento permite a utilização de autodiagnósticos para verifi car a resposta ao gás. Outras vantagens incluem

a) capacidade de elevada estabilidade;

b) ausência de ambigüidade de leitura em concentrações acima do LIE;

c) imunidade a efeitos de envenenantes;

d) manutenção reduzida, devido aos autodiagnósticos. A calibração automática, capacidades de verifi cação de falha de funções da fonte de infravermelho e compensação pelo acúmulo de sujeira sobre a parte óptica podem estender os períodos de operação entre manutenções. Entretanto, considerações especiais necessitam ser dadas à obstrução de fi ltros de proteção no caminho do gás, uma vez que estas obstruções não são normalmente detectadas pelos autodiagnósticos.


Sensores infravermelhos são calibrados para detectar um gás em particular ou, em alguns casos, uma faixa de gases. Outros gases não são detectados em sua faixa de absorção infravermelha se estiverem além da largura da faixa de calibração. Equipamentos que incorporam tais sensores necessitam desta forma ser utilizados somente para a detecção de misturas de gases para as quais estes tiverem sido calibrados.

Detectores infravermelhos não podem responder ao hidrogênio. Entretanto, estes podem ser utilizados para a detecção de muitos outros gases infl amáveis, em qualquer faixa especifi cada de concentração, desde poucas centenas de partes por milhão até 100 % v/v do gás. Quanto maior for o caminho óptico, mais elevada será a sensibilidade. A faixa de medição e o desempenho devem ser especifi cados de acordo com cada aplicação.

5.3.2 Limitações

Estes sensores não detectam hidrogênio.

Variações na pressão não afetam a leitura de zero de gás, embora a sensibilidade seja normalmente proporcional à pressão parcial. Uma vez que o sensor é sensível à pressão, convém que se tome cuidado para evitar a alteração na pressão de entrada do gás no equipamento, ver as instruções do manual do fabricante.

Alguns tipos de sensores que dependem de feixes intermitentes de luz infravermelha ou de princípios fotoacústicos são sensíveis à vibração.

Alguns tipos de sensores infravermelhos, particularmente os de caminho aberto, são sensíveis ao desalinhamento causado por choques mecânicos e vibrações.

Os efeitos da temperatura são normalmente pequenos, mas podem elevar ou diminuir o sinal da leitura.


Outros componentes (combustíveis ou não combustíveis) podem induzir um sinal. Erros sérios são co-muns de ocorrer com alguns detectores, devido a gases interferentes, tais como o dióxido de carbono.

Variações na concentração de vapor d’água no gás de referência podem causar interferências em mui-tas aplicações, incluindo detectores de gás do tipo infravermelho de utilização geral. Entretanto, equi-pamentos para este objetivo, que estejam de acordo com os requisitos da ABNT NBR IEC 60079-29-1, apresentarão uma interferência mínima com água.

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Contaminantes sólidos e líquidos também absorverão energia infravermelha, causando interferência ou perda de sensibilidade. É importante evitar a contaminação de componentes ópticos (tais como janelas e espelhos) por material particulado ou condensação. Quando fi ltros de material particulado forem utilizados para manter os componentes ópticos limpos, estes podem se tornar obstruídos sob condições extremas de sujeira.

5.3.4 Envenenantes

Não existem efeitos de contaminantes conhecidos.

5.4 Sensores semicondutores

O princípio de operação de sensores semicondutores depende das variações da condutância elétrica que ocorre pela adsorção química sobre a superfície de um elemento sensor aquecido, quando exposto a um gás diferente do ar. Concentrações de gás são inferidas pela medição da variação da resistência.

O material semicondutor é eletricamente aquecido até algumas centenas de graus Celsius. Eletrodos são implantados ou de outra forma montados sobre a superfície.

Os tempos de resposta dependem das propriedades de fabricação do elemento sensor, da concentração do gás a ser medido e do sistema de transporte para o sensor (por difusão na maioria das vezes, embora a aspiração possa ser utilizada).


Sensores semicondutores podem ser utilizados para a detecção de gases em uma ampla faixa de concentrações, incluindo concentrações muito baixas, contudo, apresentando respostas não-lineares.

Estes são adequados para a detecção de vazamentos, mesmo em concentrações muito baixas e em equipamentos somente com fi nalidade de alarme.

5.4.2 Limitações

Sensores semicondutores para gases infl amáveis são geralmente não específi cos, vulneráveis tanto a variações de umidade como a gases interferentes, podendo exibir variação tanto de zero como de faixa de leitura. Alguns gases, por exemplo, o NO2, produzem sinais negativos.

NOTA Normalmente o fabricante fornece orientações sobre as substâncias que inibirão a operação do sensor ou que produzem indicações falsas.

Sensores novos podem precisar de um longo período de “burn-in” (até algumas semanas) para a estabilização de zero e de sensibilidade, antes da calibração. Este precondicionamento necessita ser realizado pelo fabricante. Precondicionamento adicional pode ser necessário após longos períodos sem alimentação (> 1 dia).

Após ser exposto a concentrações de gás superiores à faixa de medição, o sensor pode necessitar de um tempo de recuperação de muitas horas ou pode apresentar alterações irreversíveis em seu ponto de leitura de zero de gás e sensibilidade.


O princípio de medição não é seletivo, gases não combustíveis podem induzir um sinal negativo ou positivo.

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Existe uma ampla variação na sensibilidade a gases particulares entre sensores do mesmo tipo. Além disso, a sensibilidade relativa para estes gases pode variar signifi cantemente de um sensor para outro. Em geral, existe uma ampla variação na sensibilidade a diferentes gases que não é diretamente rela-cionada com o LIE. As instruções do manual do fabricante devem ser consultadas.

Variações na concentração de oxigênio, temperatura, umidade ou velocidade do ar podem fortemente infl uenciar a sensibilidade. As instruções do manual do fabricante devem ser consultadas.

5.4.4 Envenenantes

A sensibilidade pode ser fortemente afetada (na maioria das vezes diminuída, mas elevada em alguns casos) por concentrações de envenenantes mais elevadas do que aquelas que afetam os sensores catalíticos. Exemplos de tais envenenantes são:

— compostos básicos ou ácidos;

— silicones;

— chumbo tetraetila;

— compostos de enxofre;

— cianetos;

— compostos halogenados.

Recomenda-se consultar as orientações do fabricante com relação a quais envenenantes afetam a sensibilidade do sensor e como o sensor pode ser protegido.

5.5 Sensores eletroquímicos

O princípio de operação de sensores eletroquímicos depende da alteração dos parâmetros elétricos dos eletrodos em contato com o eletrólito, quando um gás específi co estiver presente. A alteração dos parâmetros elétricos ocorre devido à reação química de redução/oxidação (redox) do gás de interesse na superfície de um eletrodo.

Os sensores requerem recalibração em intervalos adequados para a correção de variações no zero e na sensibilidade e, em último caso, substituição. Tempos de vida útil típicos sob condições favoráveis podem exceder dois anos.


Células eletroquímicas não estão disponíveis para a detecção de muitos hidrocarbonetos (tais como alcanos, metano, etano, propano etc.). Entretanto, existe uma quantidade numerosa de aplicações deste tipo de sensores para a prevenção de explosão. Estes sensores são adequados para a medição de concentrações de hidrogênio ou monóxido de carbono até o LIE e de oxigênio até 25 % v/v. Existem também sensores disponíveis para até 100 % (v/v de oxigênio).

Além disso, estes sensores são comumente utilizados para a medição de concentrações de gases tóxicos com níveis menores que poucas partes por milhão. Equipamentos portáteis para a detecção de gases infl amáveis, utilizando outros tipos de sensores descritos nesta Norma para as suas faixas de 0 % − 100 % do LIE, freqüentemente possuem tais sensores eletroquímicos para gases tóxicos e sensores eletroquímicos de oxigênio, montados em uma confi guração para multigás.

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5.5.2 Limitações

A perda temporária de sensibilidade ocorre na movimentação deste tipo de sensor frio para um ambi-ente mais quente com elevada umidade, devido à condensação da água sobre a membrana, bloque-ando-a parcialmente. Isto é particularmente verifi cado em sensores de oxigênio, quando uma leitura normal pouco abaixo de 21 % pode cair por esta razão e apresentar um alarme durante alguns minutos.Contaminação por líquidos não voláteis ou adesivos sólidos podem apresentar um efeito similar,porém permanente.

Dependendo do sensor, o oxigênio pode ser requerido para a reação eletroquímica. Em tais casos, o oxigênio dissolvido no eletrólito estará presente por curtos períodos, embora operações prolongadas em situações de ausência de oxigênio não sejam possíveis.

O eletrólito ou um ou mais eletrodos normalmente limitarão a vida do sensor. A sensibilidade normal-mente diminuirá com o tempo, requer periodicamente uma recalibração ou verifi cação de resposta.

Dependendo do tipo do sensor e do gás a ser medido, o sensor pode ter um tempo de vida reduzido ou uma queda na resposta, devido a uma sobrecarga de gás. Isto pode acontecer particularmente com sensores de oxigênio utilizados em elevadas concentrações, onde um eletrodo de chumbo é consumido proporcionalmente à exposição ao oxigênio.

O tempo de vida de muitos tipos de sensores é também dependente das concentrações de outros gases, uma vez que o eletrólito é consumido. Em particular, elevadas concentrações de dióxido de carbono podem resultar em perda de sensibilidade ou redução da vida do eletrólito em determinados sensores de oxigênio.

Baixas temperaturas ou umidade podem reduzir a sensibilidade ou elevar o tempo de resposta do sensor. Operação prolongada em locais com valores de umidade muito baixos pode secar o eletró-lito. Entretanto, alguns sensores possuem um reservatório contendo material para a manutenção da umidade, de forma a evitar este efeito. As propriedades do eletrólito limitam a operação em baixas(e em alguns casos em alta) temperaturas, de acordo com as instruções do manual do fabricante. Existe normalmente uma restrição em torno de – 15 °C, devido ao efeito potencial do congelamento.

O tempo de resposta e o tempo de recuperação t(90) são comparativamente longos, tipicamente ≥ 30 s.


Células eletroquímicas podem responder a outros gases com uma variação positiva ou negativa no sinal.

Com exceção de sensores de oxigênio, a sensibilidade a interferências pode ser, em alguns casos, mais elevada do que gás a ser medido; as instruções do manual do fabricante devem ser consultadas.

Para alguns tipos de sensores eletroquímicos, a sensibilidade é proporcional à pressão atmosférica. Outros tipos de sensores são afetados ou danifi cados por pulsos de pressão; as instruções do manual do fabricante devem ser consultadas.

Existem efeitos específi cos de interferência para sensores de oxigênio provenientes da sua utilização em misturas de gases sem ar ou na presença de concentrações muito elevadas de gases combustíveis, tais como:

— a massa molecular do gás na qual o oxigênio é medido pode possuir uma forte infl uência sobre a sensibilidade do sensor. Desta forma, a calibração deve ser realizada utilizando a concentração de oxigênio defi nida no mesmo gás;

— o tempo de vida do sensor pode ser reduzido por elevadas concentrações de solventes orgânicos, os quais reagem com o eletrólito.

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5.5.4 Envenenantes

O eletrólito ou o eletrodo podem ser afetados por outros gases, resultando em uma perda de sensibi-lidade; ver manual de instruções.

Além da contaminação, conforme indicado anteriormente, a entrada do gás do sensor ou membrana pode fi car gradualmente reduzida ou mesmo bloqueada por produtos da reação, tais como os pro-venientes da hidrólise de compostos halogenados, como o trifl uoreto de boro (BF3), tetracloreto de silicone (SiCl4) etc.

Alguns sensores de oxigênio podem perder a sua sensibilidade devido às elevadas concentrações de CO2 em uma atmosfera que reaja com o seu eletrólito.

5.6 Detectores de ionização de chama (fl ame ionization detectors – FID)

O princípio de operação de um detector de ionização de chama depende da ionização (carregamento elétrico) de compostos orgânicos, uma vez que estes queimam em um detector com uma chama interna de hidrogênio. A nuvem de íons desta forma gerada migra sob um gradiente de potencial da ordem de algumas centenas de volts, mantida entre os eletrodos em uma câmara de combustão. Isto resulta em uma corrente elétrica muito baixa, proporcional à concentração do gás/vapor na corrente do gás.

Gases inertes ou raros, óxidos de nitrogênio, halogênios, nitrogênio, dióxido de carbono, tetracloreto de carbono e água não apresentam resposta.


Este tipo de sensor é utilizado quando forem de interesse maior a obtenção de elevadas sensibilidades, grandes faixas de medição, pequenas incertezas de medição, resistência a envenenantes e tempos de resposta rápida, abaixo de 1 s. Os sensores são adequados para faixas de medição de partes por milhão até o nível do LIE e até mesmo acima.

Quase todos os compostos orgânicos, muitos dos quais infl amáveis, apresentarão um sinal de resposta. Exceções relevantes são o formaldeído e o ácido fórmico, que não apresentam um sinal de resposta.

Este tipo de sensor é adequado para a medição de gases a temperaturas elevadas.

5.6.2 Limitações

O princípio de operação não é seletivo, uma vez que geralmente todos os compostos orgânicos apre-sentam um sinal de resposta. Se diferentes gases forem previstos no local da operação, o sensor deve ser calibrado para o gás para o qual o equipamento é menos sensível. Dentro dos limites, entretanto, respostas relativas são mais calculáveis do que outras técnicas.

Além das poucas exceções orgânicas já mencionadas, estes sensores não são também adequados para gases infl amáveis inorgânicos, tais como hidrogênio, monóxido de carbono, amônia, dissulfeto de carbono, sulfeto de hidrogênio e cianeto de hidrogênio.

Os sensores também detectaram alguns compostos orgânicos que não sejam infl amáveis.

São requeridos para a combustão gases externos, hidrogênio e (normalmente) ar sintético. O sinal é fortemente dependente da vazão da amostra e do hidrogênio e menos da vazão do ar de combustão. Desta forma, as pressões do gás de amostra, do ar e do gás infl amável (hidrogênio) necessitam ser mantidas constantes, porém deve ser observado que o corta-chamas utilizado na linha de amostra-gem pode obstruir e difi cultar a manutenção da vazão constante da amostra.

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Hidrocarbonetos halogenados reduzem a resposta quando o equipamento for calibrado para a medição do conteúdo do carbono total da mistura do gás.

O sensor não pode ser utilizado com elevadas concentrações de gases que apagarão a chama, tal como os gases “halons”.

5.6.4 Envenenantes

Geralmente não existe efeito de envenenantes, mas se compostos de silicone ou outras substâncias que resultam em produtos de combustão sólidos estiverem presentes, estes podem resultar em uma cobertura dos eletrodos e sua isolação, o que reduz a sensibilidade, fazendo, em último caso, o sensor se tornar inoperante.

5.7 Analisadores de temperatura de chama (fl ame temperature analysers – FTA)

O princípio de operação dos detectores analisadores de temperatura de chama depende da elevação da temperatura da queima de uma chama em uma vazão constante de hidrogênio (ou algum outro gás), por contaminantes infl amáveis em uma amostra de ar que suporte a combustão da chama.


Este tipo de sensor é utilizado para a medição da quantidade total de gases e vapores infl amáveis abaixo do LIE, quando um tempo de resposta rápido for requerido. Tempos de resposta abaixo de 5 s podem ser obtidos.

Este sensor é adequado para a medição de gás a elevadas temperaturas.

5.7.2 Limitações

Não é claro que o tempo de resposta dependa somente da natureza calorífi ca da amostra. Em elevadas concentrações, a resposta não é linear. Para faixas de limitações, o manual de instruções do fabricante deve ser consultado.

O analisador não é recomendado para a medição em faixas de partes por milhão.

São requeridos gases externos. Hidrogênio ou outro combustível é requerido para a chama. O oxigênio é requerido na composição do gás a ser medido, ou um suprimento de ar separado necessita ser fornecido para o queimador. O sinal é fortemente dependente da vazão da amostra, combustível e, quando utilizado, ar de combustão. Desta forma, como no FID, as pressões do gás de amostra, do ar e do gás infl amável necessitam ser mantidas constantes, porém deve ser observado que o corta-chamas utilizado na linha de amostragem pode obstruir e difi cultar a manutenção da vazão constante da amostra.


Hidrocarbonetos halogenados, tais como “halons” em elevadas temperaturas, podem diminuir o sinal por redução da temperatura da chama ou mesmo apagar a chama.

5.7.4 Envenenantes


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5.8 Detector por fotoionização (photo ionisation detector – PID)

Este princípio de detecção é baseado na ionização de gases por radiação ultravioleta (UV), proveniente de uma lâmpada especial de comprimento de onda conhecido, e, portanto, da energia fotônica, usualmente medida em elétron-volt eV (por exemplo, 10,6 eV).

A técnica não é precisa para gases infl amáveis. As lâmpadas ultravioletas mais comuns não detectarão todos os gases infl amáveis.

O potencial de ionização de várias substâncias pode ser encontrado na literatura ou uma lista pode ser obtida com o fornecedor do equipamento.


Este tipo de sensor é utilizado quando elevada sensibilidade, resistência a envenenantes e tempo de resposta, tipicamente entre 2 s e 10 s, são os principais requisitos.

Embora a técnica seja adequada para equipamentos de operação fi xa, os equipamentos podem ser portáteis (sensor de mão) ou do tipo transportável e normalmente terão uma bomba de aspiração incorporada. Nesta forma, a técnica é adequada como equipamento de leitura instantânea.

Este sensor é adequado para a medição de concentrações de gás desde poucas partes por milhão até aproximadamente 2 000 × 10-6. Desta forma, este sensor é adequado para a medição desde níveis tóxicos até porcentagens do LIE.

Adicionalmente, este tipo de sensor é normalmente utilizado para a medição de concentrações de gás desde níveis de poucas partes por milhão, por curtos períodos de tempo, por exemplo, na detecção de vazamentos.

5.8.2 Limitações

O princípio de operação não é seletivo para gases combustíveis. Estes sensores detectarão todas as substâncias que possuam um potencial de ionização (IP) menor que a energia da lâmpada UV e não detectarão compostos que possuem um IP mais elevado que a energia da lâmpada UV. Muitos sensores possuem uma lâmpada UV com uma energia de 10,6 eV. As lâmpadas com energia mais elevadas tendem a ter tempos de vida útil reduzidos.

O sensor não pode detectar monóxido de carbono, hidrogênio ou metano no ar.

Desta forma, estes sensores não são adequados para baixos alcanos e algumas outras substâncias; entretanto, energias de lâmpadas podem variar desde 8,4 eV (o que eliminará muitas outras substâncias) até 11,7 eV para utilização no ar, o que permitirá que mais gases sejam detectados (consultar a documentação do equipamento).

Este tipo de sensor não é recomendado para a medição de concentrações mais elevadas que2 000 × 10-6, uma vez que a resposta não é linear. Para faixa de limitações, consultar o manual de instruções.


O fator de resposta depende fortemente das propriedades de ionização do gás.

A umidade pode induzir um sinal equivalente a muitas partes por milhão. Este sinal não está relacionado com a ionização (IP da H2O é de 12,6 eV), porém pode ser causado pela interação com materiais ao redor dos eletrodos.

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Uma elevada concentração de metano no ar na presença da substância a ser detectada pode reduzir a leitura pela inibição da ionização.

A existência de materiais condensados, materiais sólidos, marcas de dedo etc. sobre a lâmpada ou janelas das células pode alterar a intensidade ultravioleta e, desta forma, a sensibilidade.

5.8.4 Envenenantes

Geralmente não existe efeito conhecido de envenenantes.

A medição de certos compostos, como ésteres ou estireno, pode levar a decomposição de produtos que podem ser depositados sobre a lâmpada UV. Desta forma, a limpeza regular da lâmpada UV é recomenda (consultar o manual de instruções).

5.9 Detector paramagnético de oxigênio

O oxigênio é um material fortemente paramagnético (atraído por um campo magnético). Gases con-tendo oxigênio tenderão a ser atraídos para o interior de fortes campos magnéticos com uma força proporcional à fração do oxigênio. NO e NO2 são atraídos em uma extensão proporcionalmente menor e outros gases possuem um efeito desprezível, tornando a técnica altamente efetiva e precisa para o oxigênio na ausência de quantidades apreciáveis de óxido nítrico.


Este tipo de sensor é utilizado para a medição de oxigênio quando a seletividade, estabilidade de longo tempo e a resistência a envenenantes forem os principais requisitos.

Este sensor é adequado para a medição de concentrações de oxigênio nas faixas entre 0 % a 1 % v/v e 0 % a 25 % v/v de oxigênio. A medição de até 100 % v/v é possível. A diferença entre os limites inferior e superior da faixa de medição deve ser maior que 0,5 % v/v de oxigênio.

Dependendo do método particular de detecção a ser utilizado, tempos de resposta entre 6 s e 40 s são usuais.

5.9.2 Limitações

Dependendo do método particular de detecção a ser utilizado, o equipamento pode:

— conter fontes de ignição (aquecedores);

— ser sensível ao choque e/ou vibração.

Na maioria dos casos, a correção de pressão e/ou temperatura é necessária.

5.9.3 Interferência

Exceto para NO e NO2, que apresentam sinais de saída em torno de 50 % e 4 %, respectivamente, do sinal de oxigênio em concentrações equivalentes, não existe interferência signifi cante por outros gases.

5.9.4 Envenenantes


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6 Seleção dos equipamentos

Nesta Seção e nas Seções 8 e 9, existe uma necessidade da documentação com a informação da instalação, informação do local e decisões a serem tomadas. A documentação pode ser bastante extensa, especialmente para grandes sistemas fi xos, e deve estar contida em um dossiê facilmente verifi cável. É importante que este seja mantido atualizado com as alterações do equipamento e registros de manutenção e calibração. O Anexo C mostra uma lista de verifi cação típica para muitas das decisões iniciais.

NOTA A ABNT NBR IEC 60079-29-1, sobre desempenho, inclui alguns ensaios ambientais mínimos.Um resumo dos limites ambientais destes ensaios é indicado no Anexo B. Para equipamentos em conformidade com a ABNT NBR IEC 60079-29-1, os ensaios podem ter sido realizados além dos limites mínimos. Neste caso, os detalhes podem ser determinados a partir de documentos de certifi cação.

6.1 Generalidades

Na especifi cação de equipamentos de detecção de gases infl amáveis, devem ser levados em consideração os fatores ambientais e os requisitos relacionados à situação onde o equipamento for utilizado, bem como a aplicação pretendida. Devem ser feitas considerações sobre a segurança de quaisquer pessoas que possam estar envolvidas, particularmente se vapores estiverem presentes. Para orientações, ver Seção 4. Cuidados devem ser tomados com relação a quaisquer características do equipamento que possam requerer cuidados particulares em sua utilização e na interpretação do sinal de saída. Cada um dos diversos tipos de sensores possuem limitações inerentes, conforme descrito na Seção 5 ou em mais detalhes no Anexo A.

NOTA 1 Esta Norma não se destina a limitar a utilização de equipamentos utilizando outros princípios de detecção além daqueles descritos em 5.1 a 5.9, ou a inibir o desenvolvimento de novos princípios de detecção. Entretanto, é de fundamental importância que as capacidades do princípio de detecção sejam tais que o desempenho do equipamento seja adequado para a aplicação pretendida e que a sua utilização seja segura.

Para equipamentos para a detecção de gases combustíveis e equipamentos relacionados, existem duas categorias independentes de ensaios:

— Ensaio de desempenho – para assegurar que dispositivos são adequados para a detecção daqueles gases e faixas para as quais são projetados.

NOTA 2 Em circunstâncias apropriadas, a avaliação do equipamento de detecção do gás infl amável de acordo com os requisitos de desempenho especifi cados na ABNT NBR IEC 60079-29-1 pode fornecer uma base para o julgamento.

— Ensaios elétricos – para evitar a ignição de atmosferas explosivas pelo próprio equipamento.

NOTA 3 É requerida a conformidade com os tipos de proteção estabelecidos na série ABNT NBR IEC 60079. Isto se aplica a todas as partes do equipamento, incluindo sensores para outros gases. Ensaios, certifi cação e marcação necessitam estar de acordo com os regulamentos nacionais apropriados. Este requisito é mandatório para todas as aplicações.

ATENÇÃO – A classifi cação normal de áreas por zonas e a certifi cação apropriada do equipa-mento não são válidas para atmosferas ricas em oxigênio, tal como misturas para gases de processos de soldagem.

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6.2 Critérios de seleção

6.2.1 Critérios gerais

6.2.1.1 Critérios de seleção do equipamento apropriado para detecção de gás

Os seguintes critérios estão entre aqueles que necessitam ser considerados para selecionar o equi-pamento apropriado para a detecção de gás:

a) os gases que requerem ser detectados pelo equipamento, a faixa de concentração de cada gás que pode ser encontrado e, desta forma, a faixa e a exatidão requerida;

b) a presença de gases potencialmente interferentes;

c) a aplicação pretendida do equipamento, por exemplo, área de monitoramento, segurança do pes-soal, detecção de vazamento e outras aplicações;

d) se é requerido que o equipamento seja fi xo, transportável ou portátil. Para detalhes, vantagens e restrições dos três tipos, ver Seções 8 e 9;

e) o tipo de sistema de amostragem; difusão ou aspirado. Para detalhes e restrições de ambos os tipos, ver 6.2.3 e 8.1;

f) a classifi cação das zonas pretendidas de utilização, de acordo com os regulamentos nacionais;

g) as condições ambientais que serão encontradas nas áreas de utilização em comparação com as especifi cações do equipamento proposto;

h) os materiais dos sensores e invólucros e sua compatibilidade com o ambiente de funcionamento esperado (corrosivos; vento, chuva, lavagem com mangueiras etc.). Componentes de cobre não devem ser expostos quando houver presença de acetileno, devido à formação potencial de ace-tiletos explosivos;

i) quaisquer características de um equipamento em particular que exijam que cuidados sejam toma-dos na utilização ou na interpretação de seu sinal de saída;

j) dependência do tempo e interação com dispositivos de segurança e alarmes (ver 6.2.1.2 e 8.7);

k) requisitos de calibração, incluindo a verifi cação do zero;

l) requisitos de segurança e saúde ocupacional para instaladores, operadores, pessoal de manu-tenção e calibração e outras pessoas que provavelmente estejam na área protegida.

Qualquer que seja o tipo de sensor selecionado, é possível que haja erros se:

— o equipamento for usado para detectar gases para os quais não foi calibrado;

— a amostra de gás não for condicionada para remover os vapores de água ou outros vapores ou gases interferentes, alguns dos quais podem resultar em resposta negativa;

— variações em condições do ambiente (sem compensação) infl uenciarem a resposta do tipo de sensor específi co.

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6.2.1.2 Tempos de atraso

Um sistema de detecção e medição de gás necessita ser projetado de forma que o tempo de atraso de todo o sistema seja menor que o tempo de atraso máximo permitido para a aplicação em questão. Pelo menos os seguintes fatores devem ser levados em conta:

a) taxa de liberação potencial de gás infl amável;

b) tempo de atraso do sistema de amostragem;

c) tempo de resposta do sensor;

d) tempo de atraso das linhas de transmissão de dados;

e) tempo de atraso dos dispositivos de alarme e circuitos de interrupção;

f) tempo de atuação dos dispositivos de ação de execução, por exemplo, válvulas para desligar, operar;

g) tempo gasto para quaisquer decisões e intervenção manual;

h) nível de treinamento do pessoal.

6.2.2 Gases a serem detectados pelo equipamento

É necessário que o equipamento de detecção de gás seja sensível a cada um dos gases que ele deve detectar e também que seja adequado para a faixa de concentração dos gases que serão encontra-dos. Para determinar se os detectores em questão são adequados, as informações fornecidas pelo fabricante devem ser consultadas.

ATENCÃO – Sensores de condutividade térmica, infravermelho, eletroquímicos, de fotoionização e semicondutores podem ser sensíveis a certos gases não infl amáveis, além dos tipos de gases infl amáveis, os quais estes se destinam a detectar, e algumas das técnicas são insensíveis a alguns gases infl amáveis. Por exemplo, sensores semicondutores podem ser sensíveis a vapores de água ou a produtos de combustão, além de gases infl amáveis. Sempre devem ser solicitadas informações do fabricante a respeito do efeito de gases interferentes nos sensores em questão.

Normalmente não é possível determinar a concentração individual de gases infl amáveis dentro de uma mistura de gases infl amáveis utilizando os detectores cobertos por esta Norma. Em geral, os tipos de sensores descritos em 5.1 a 5.9 respondem à maioria ou a todos os componentes infl amáveis de uma mistura, sem distingui-los.

Quando existir a probabilidade da presença de uma gama de gases na área monitorada, recomenda-se que o detector a ser selecionado tenha sido calibrado para aquele gás dentro dos provavelmentepresentes, ao qual o sensor tenha a menor sensibilidade. Entretanto, deve-se tomar o cuidado de assegurar que os sensores assim calibrados permaneçam adequadamente sensíveis aos outros gases provavelmente presentes. Caso isto não seja praticável, uma solução alternativa é selecionar sensores distintos calibrados para os diferentes gases provavelmente presentes.

Quando uma mistura de gases de concentração relativa conhecida for monitorada, é recomendável que esta mistura seja utilizada, quando tecnicamente viável, na calibração. Quando a composição de uma mistura for desconhecida ou se existir a probabilidade da presença de gases diversos na área a ser monitorada, é recomendado que o sensor seja calibrado para o gás ao qual o sensor tenha a menor sensibilidade.

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ATENÇÃO – Detectores catalíticos têm sensibilidade distinta para diferentes gases infl amáveis. A relação da resposta para diferentes gases pode mudar com o tempo, especialmente para o metano ou gás natural. Se existir a possibilidade da presença de gases diferentes na área monitorada, consultar o fabricante para recomendação do gás de calibração mais apropriado. Se o metano for um dos gases a ser detectado, utilizar metano em ar como gás de calibração ou verifi cação (ver 11.2).

Aquelas partes do equipamento de detecção de gás que estão localizadas em, ou podem ser levadas para dentro de, uma área classifi cada devem ser certifi cadas para os gases que podem ser encontrados. A certifi cação deve cobrir o uso do equipamento no grupo apropriado de gás, IIA, IIB ou IIC, e na classe de temperatura, de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-0. Para muitos gases, a informação relacionada a qual grupo de gases um gás específi co pertence pode ser encontrada na ABNT IEC/TR 60079-20.

ATENÇÃO – Os detectores cobertos por esta Norma não são normalmente projetados ou certifi cados para uso em atmosferas enriquecidas ou defi cientes de oxigênio, e a sua utilização nestas atmosferas deve ser evitada. Por exemplo, cuidado especial deve ser tomado quando operações de soldagem com acetileno (mistura oxigênio e acetileno) forem realizadas em uma área protegida por detecção de gás. Caso um jato da mistura acetileno com oxigênio ainda não aceso for dirigido acidentalmente a um dos sensores, uma ignição descontrolada poderia ocorrer; o acetileno enriquecido com oxigênio é uma mistura de gases especialmente perigosa.

Algumas das técnicas (especialmente as catalíticas) não são adequadas para a detecção de gases infl amáveis em atmosferas altamente defi cientes em oxigênio ou em atmosferas inertes.

Em aplicações de proteção contra explosão, nas quais as concentrações de oxigênio podem mudar signifi cativamente, é necessário medir a concentração de oxigênio. Medições são utilizadas tipicamente para:

— assegurar a concentração mínima de oxigênio para o funcionamento correto do detector de gases infl amáveis e vapores;

— assegurar que a concentração máxima de oxigênio permitida não é excedida;

— monitorar qualquer aumento na concentração de oxigênio que possa aumentar o limite superior de explosão e diminuir a energia exigida para a ignição;

— proteger as pessoas.

Os limites superiores e inferiores de explosividade de gases infl amáveis no ar variam com a tempera-tura, pressão e concentração de oxigênio. Variações normais nestas condições ambientais não podem afetar signifi cativamente o desempenho do equipamento. Entretanto, se variações maiores de tempe-ratura, pressão ou da concentração de oxigênio forem esperadas, o fabricante deve ser consultado; ver os critérios para considerar uma condição normal na ABNT NBR IEC 60079-29-1 (equipamentos do grupo II).

6.2.3 Aplicação pretendida do equipamento

6.2.3.1 Instrumentos fi xos e sistemas fi xos

Equipamentos fi xos e sistemas fi xos devem ser usados onde for requerido um monitoramento de gás permanente em áreas selecionadas de uma planta ou outra instalação. Estas áreas podem ser estáti-cas como em uma usina, ou móveis como em sistemas de transporte.

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Em geral, equipamentos fi xos consistem em sensores ou pontos de amostragem que estão localizados na área de risco, e equipamento associado que pode estar localizado tanto na área de risco quanto em uma área não perigosa, como uma sala de controle. Todas as partes do instrumento ou sistema estão permanentemente instaladas.

De acordo com a aplicação específi ca, a conformidade do sistema inteiro tem que ser avaliada, inclu-indo a seleção e o número aproximado e a localização dos sensores ou dos pontos de amostragem(ver 8.2), os níveis de alarme e o tempo de resposta. Pode ser apropriado obter instruções dos fabri-cantes do equipamento ou de pessoa apropriadamente treinada.

O fato de estar fi xo permite que o instrumento seja energizado diretamente pela fonte de energia. Entretanto, o uso de um sistema alternativo de bateria aumentará a disponibilidade do instrumento.

Existem três principais tipos de equipamentos que são comumente utilizados.

a) Instrumentos com o sensor e a unidade de controle situados na área de risco. Nesta situação, o sensor e a unidade de controle podem ser combinados ou fornecidos como itens separados.

b) Instrumentos com um ou mais sensores separados do equipamento de controle. Este tipo de instrumento usualmente consiste em sensores individuais na área de risco, conectados ao equi-pamento de controle associado em uma área segura.

NOTA 1 Este é o tipo mais adequado para a maioria das aplicações industriais, particularmente se uma resposta rápida for requerida.

c) Equipamento de amostragem. Este tipo de instrumento usualmente consiste em um ou mais pontos de amostragem na área de risco, conectado a um sensor por meio das linhas de amostra aspiradas feitas de materiais apropriados que são compatíveis com a amostra (ver 8.4). Pode ser mais apropriado que os tipos a) e b), onde se aplicam processos estáticos comparativamente e onde condições (ambientais ou de acessibilidade) no mesmo ponto são desfavoráveis ao sensor, por exemplo, pode haver uma tolerância maior da temperatura. Uma outra vantagem é que pode permitir que as partes elétricas do sistema sejam localizadas fora da área de risco, caso em que, além de usar os aparadores de chama onde as linhas de amostragem passam da área de risco para a área não perigosa, a conformidade da área de risco específi ca pode não ser exigida. Tais aparadores de chama podem consistir em metais aglomerados (sinterizados), orifícios capilares, ou outras aberturas fi nas, para a operação. Estes dispositivos podem aumentar o tempo de resposta, podem ser afetados pela corrosão, e podem ser propensos a serem bloqueados pela poeira ou pela condensação. Os aparadores de chama devem ser verifi cados ou certifi cados para confi rmar que são apropriados para sua aplicação.

NOTA 2 Recomenda-se não confundir instrumentos e sistemas dos tipos descritos acima em c) com aqueles para controle de processo, que não estão cobertos pelo escopo desta Norma.

Instrumentos de detecção de gás podem ser projetados para produzir qualquer uma ou todas as seguintes respostas:

1) indicação da concentração do gás;

2) alarmes audíveis e/ou visuais;

3) saídas para ações iniciais, tais como parada programada do processo e ações automáticas da proteção, por exemplo, controle, ventilação, eliminação de fontes de ignição etc.

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Onde o item 3) for requerido, pode ser necessário um hardware adicional.

Cada instalação deve ser considerada individualmente em consulta com o fabricante e autoridades de segurança e em conformidade com algumas normas de segurança locais mandatórias.

6.2.4 Instrumentos transportáveis

Instrumentos transportáveis devem normalmente ser selecionados para fi nalidades como monitora-mento temporário de áreas com permissão de trabalho (permissão de trabalho “a quente”) e áreas onde líquidos, vapores ou gases infl amáveis podem ser transferidos.

6.2.4.1 Instrumentos portáteis

Equipamentos portáteis normalmente são selecionados para fi nalidades como detecção de vazamento, verifi cação e monitoramento em condições sem gás, verifi cação de segurança e aplicações similares.

Equipamento portátil é freqüentemente usado em um modo de difusão simples. Nestes casos, onde a detecção de vazamento está envolvida ou onde o instrumento é usado também para a detecção de gás confi nado em espaços além do alcance normal do usuário, tanto um dispositivo de amostra estática, quanto um dispositivo de amostra aspirada mecanicamente ou manualmente serão necessários.

Outros instrumentos portáteis podem ter uma pequena bomba elétrica de funcionamento contínuo, normalmente selecionando a amostra da vizinhança imediata do instrumento, mas capaz de selecionar uma amostra por uma linha de amostra ou sonda para as propostas acima.

Sondas de amostragem estão associadas a instrumentos transportáveis e portáteis, são geralmente curtas (na ordem de 1 m) e rígidas, porém podem ser telescópicas e conectadas ao dispositivo por um tubo fl exível.

Onde um equipamento portátil for, de tempos em tempos, suscetível a ser exposto a concentrações de gás maiores que o limite inferior de explosividade (LIE), cuidados devem ser tomados para selecionar o equipamento adequado para essa fi nalidade.

Cuidados necessitam ser tomados para evitar condensação de água ou vapor de amostra no instru-mento e na linha de amostragem, especialmente quando o equipamento frio for transferido para um local com uma alta temperatura ambiente.

6.2.4.2 Mobilidade do instrumento

Fatores que são importantes na seleção e na especifi cação de equipamentos portáteis ou transportá-veis incluem seu tamanho, peso e robustez, suas exigências de fonte de alimentação, o tipo de indica-ção requerido, e a visibilidade ou audibilidade dos alarmes.

6.3 Fatores diversos que infl uenciam a especifi cação dos equipamentos

6.3.1 Imunidade eletromagnética

Alguns tipos de equipamentos de detecção de gases infl amáveis estão sujeitos a interferências exter-nas de ondas de radiofreqüência que provocam maus funcionamentos, tais como erros aparentes na calibração, variação de zero e sinais falsos de alarme. Quando tais problemas forem possíveis, equi-pamentos adequados e protegidos contra tais interferências devem ser especifi cados.

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6.3.2 Destinados para utilização em zonas

Equipamentos para a detecção de gases são normalmente utilizados em áreas classifi cadas (Zona 0, Zona 1 e Zona 2), com equipamentos certifi cados intrinsecamente seguros do tipo Ex ia, podendo ser utilizados em todas as três zonas, e equipamentos certifi cados como à prova de explosão do tipo Ex d, por exemplo, podendo ser utilizados em áreas do tipo Zona 1 e Zona 2. Ambos os tipos de proteção são também adequados para os grupos de equipamentos (IIA, IIB ou IIC) e classes de temperatura adequadas (T1 a T6) para as substâncias a serem detectadas (estes parâmetros são tabelados na ABNT IEC/TR 60079-20). Entretanto, todos estes requisitos são aplicáveis à detecção de gases no ar normal, o qual contém aproximadamente 21 % de oxigênio em volume, ou em ar com concentração de oxigênio diminuída. Estes requisitos não são aplicáveis a casos onde exista um enriquecimento signifi cante de oxigênio.

Para uma descrição de sistemas de segurança e respostas esperadas de equipamentos sob condi-ções de enriquecimento ou rarefação de oxigênio, o manual de instruções do equipamento deve ser consultado, ou o fabricante deve ser contatado para mais recomendações.

7 Comportamento de liberação de gases

7.1 Natureza da liberação

7.1.1 Generalidades

A extensão e/ou a taxa de acúmulo de uma atmosfera infl amável são afetadas principalmente pelos seguintes parâmetros químicos e físicos da liberação, alguns destes parâmetros são propriedades intrínsecas do material infl amável, outros são específi cos ao processo ou à localização. Para a sim-plicidade, o efeito de cada parâmetro listado a seguir assume que os outros parâmetros permanecem inalterados.

7.1.2 Taxa de liberação do gás ou vapor

Quanto maior a taxa de liberação, maior é a extensão e/ou a taxa de acúmulo da atmosfera infl amável.

A própria taxa de liberação depende de outros parâmetros, a saber:

a) geometria da fonte de liberação

Isto está relacionado às características físicas da fonte de liberação, por exemplo, uma superfície aberta, uma fl ange vazando etc.;

b) velocidade da liberação

Para uma dada fonte de liberação, a taxa de liberação aumenta com a velocidade da liberação.No caso de um produto contido dentro do equipamento de processo, a velocidade da liberação está relacionada à pressão do processo e à geometria da fonte de liberação.

Uma taxa de liberação signifi cativa combinada com uma velocidade elevada gerará um jato que afetará o comportamento do gás liberado pelo menos próximo da fonte.

O gás que escapa com velocidade elevada (por exemplo, um vazamento de uma linha ou de um recipiente pressurizado) se comportará inicialmente como um jato dirigido para longe da fonte de liberação. Quando a distância da fonte de liberação aumentar, o impulso do jato diminuirá até que a dispersão do gás seja controlada por efeitos do fl uxo de ar e da fl utuabilidade, e subseqüente-mente pela difusão do gás.

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c) concentração

A concentração de vapor ou de gás infl amável na mistura liberada infl uencia a taxa de liberação.

d) volatilidade de um líquido infl amável

Isto está relacionado principalmente à pressão de vapor e ao calor de vaporização. Se a pressão de vapor não for conhecida, o ponto de ebulição e o ponto de infl amabilidade podem ser usados como um guia.

Uma atmosfera explosiva não pode existir, se o ponto de infl amabilidade estiver signifi cativamente acima da temperatura máxima relevante do líquido infl amável. Quanto mais baixo o ponto de infl a-mabilidade, maior será a extensão e/ou a taxa de acúmulo de uma atmosfera infl amável.

Alguns líquidos (por exemplo, determinados hidrocarbonetos halogenados) não possuem um ponto de infl amação, embora sejam capazes de produzir uma atmosfera de gás explosivo. Nestes ca-sos, a temperatura de equilíbrio do líquido que corresponde à concentração saturada no limite inferior infl amável deve ser comparada com a temperatura máxima do líquido relevante.

Os líquidos têm que ser levados em consideração quando sua temperatura estiver acima de(TF-x) K, onde TF é o ponto de fulgor e x é uma margem de segurança. Esta margem de segurança é aproximadamente 5 K para os produtos químicos puros, mas deve ser aumentada para 15 K para misturas.

NOTA Sob determinadas circunstâncias, a névoa de um líquido infl amável pode ser liberada em uma temperatura abaixo de seu ponto de infl amação e ainda produzir uma atmosfera explosiva.

e) temperatura do líquido

A pressão de vapor aumenta com a temperatura, aumentando assim a taxa de liberação, devido à evaporação.

A temperatura de um líquido, após ter sido liberada, pode ser aumentada, por exemplo, por uma superfície quente ou por uma alta temperatura ambiente.

7.1.3 Limites de infl amabilidade

Quanto menor o LIE como uma fração de volume de gases infl amáveis ou vapores no ar, maior é o grau e/ou taxa de acumulação de uma atmosfera infl amável. Dadas as mesmas taxas de liberação, gases com valores inferiores de LIE vão atingir sua concentração de ignição mais rapidamente do que gases com LIE de elevados valores.

O LIE e o LSE variam com a temperatura e pressão, mas as variações normais nestes parâmetros não afetam sensivelmente os limites. Uma referência útil é a ABNT IEC/TR 60079-20.

NOTA Devido ao fato de o LIE e LSE serem valores experimentais, diferentes países especifi cam valores diferentes para LIE e LSE, e têm uma base legal para tal. Como dois exemplos:

— NFPA 30 é uma publicação utilizada nos EUA,

— GESTIS é uma base de dados utilizada publicamente, disponível na Alemanha.

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7.1.4 Ventilação

Um aumento da efi ciência da ventilação geralmente reduz a extensão e/ou a taxa de acumulação de uma atmosfera infl amável. Os obstáculos que impedem a ventilação podem aumentar o alcance e/ou a taxa de acumulação de uma atmosfera infl amável. Por outro lado, alguns obstáculos, por exemplo, um dique, ou paredes e tetos, podem limitar a extensão e/ou taxa de acumulação de uma atmosfera infl amável.

7.1.5 Densidade relativa do gás ou vapor liberado

O comportamento do gás que é liberado com insignifi cante velocidade inicial (por exemplo, vapor produzido por um líquido derramado) será regido pela fl utuabilidade e dependerá da densidade relativa do gás em relação ao ar.

Se o gás for signifi cativamente mais leve que o ar, ele tenderá a se deslocar para cima. Se o gás ou vapor for sensivelmente mais pesado, ele tenderá a acumular-se ao nível do solo. A extensão horizontal e/ou taxa de acumulação de uma atmosfera infl amável ao nível do solo aumenta com o aumento da densidade relativa, e a extensão vertical e/ou taxa de acumulação de uma atmosfera infl amável acima da fonte aumenta com a densidade relativa decrescente.

NOTA 1 Para aplicações práticas, uma mistura de gases que tem uma densidade relativa inferior a 0,8 é considerada como sendo mais leve que o ar (por exemplo, metano, hidrogênio ou amônia). Se a densidade relativa de um gás ou vapor de mistura for superior a 1,2, este gás ou vapor é considerado como sendo mais pesado que o ar. Entre estes dois valores, convém considerar ambas as possibilidades.

NOTA 2 Misturas de alta e baixa densidade de gases com o ar apresentam uma menor variação de densidade e, uma vez misturados, eles não se separam novamente; eles podem apenas tornar-se mais diluídos.

7.1.6 Temperatura e/ou pressão

Se o gás ou vapor antes da liberação estiver em uma temperatura e/ou pressão signifi cativamente diferentes da pressão e da temperatura ambiente, a densidade absoluta da liberação é afetada, e, conseqüentemente, o seu comportamento, pelo menos nas proximidades da fonte.

Um vazamento de gás em alta pressão na atmosfera pode ser fortemente resfriado enquanto se expande adiabaticamente (sem trocar calor com as vizinhanças). Do mesmo modo, uma fuga de gás liquefeito comprimido (por exemplo, GLP ou amônia) é arrefecida a seu ponto de ebulição, bem abaixo de 0 °C.

Qualquer fl uxo termicamente induzido (por exemplo, correntes de convecção de superfícies quentes ou frias ou plantas ou equipamentos), principalmente se junto a uma fonte de liberação, pode afetar a propagação, e, conseqüentemente, a distribuição de uma mistura gás/ar.

7.1.7 Outros parâmetros a serem considerados

Outros parâmetros, tais como condições climáticas e topografi a, também necessitam ser levados em consideração.

Se existir um importante movimento do ar ambiente ou a liberação for em espaços fechados, então, o comportamento acima vai ser modifi cado conforme descrito em 7.2 e 7.3.

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7.1.8 Locais ao ar livre e estruturas abertas

No caso de locais ao ar livre e estruturas abertas, a dispersão do gás seguida de uma liberação pode ser afetada tanto pela velocidade quanto pela direção do vento. Em áreas abertas, a propagação lateral da liberação de gás contra o vento é reduzida e na direção do vento, aumentada. Este efeito vai ser maior em velocidades altas do vento. Padrões de fl uxo de ar mais complexos ocorrem em torno de edifícios ou outras estruturas. Nestes casos, deve ser considerada a direção do vento que puder ter uma infl uência signifi cativa, bem como a possibilidade de acumulação de gás em espaços parcialmente fechados, ou em espaços com circulação de ar restrita. Quando se destinar a instalação de detectores de gás em uma grande fábrica, a utilização de modelos matemáticos de dispersão de gás, ou de ensaios em túnel de vento, pode ser adequada na fase de concepção.

Efeitos térmicos locais podem ser importantes no controle de padrões e fl uxo de ar e podem, portanto, infl uenciar a dispersão de gás. Por exemplo, grandes gradientes térmicos podem ser gerados perto das superfícies quentes. Além disso, a densidade relativa do gás é afetada tanto pela temperatura do gás em si quanto pelo ar circundante.

7.2 Edifi cações e invólucros

7.2.1 Generalidades

Dentro de edifi cações e invólucros, a tendência dos gases para formarem, em conseqüência de uma liberação, uma acumulação perigosa é geralmente maior do que em locais ao ar livre. Quando um gás é liberado em um espaço fechado, ele se mistura com o ar no invólucro para formar uma mistura de gás/ar. A forma como essa mistura é formada depende da velocidade da liberação do gás, da localização da liberação, da densidade do gás, da ventilação e de quaisquer fl uxos térmicos sobrepostos. Estes fatores devem ser levados em consideração para determinar posições adequadas para os sensores.

7.3 Edifícios e invólucros não ventilados

Teoricamente, na ausência de qualquer ventilação de ar e/ou efeitos térmicos, a liberação de um gás mais leve que o ar terá tendência para formar uma camada de mistura gás/ar, que se estende desde o nível da fonte de liberação até o teto. A liberação de um gás mais pesado que o ar tende a produzir uma camada de mistura de gás/ar, que se estende desde o nível da fonte de liberação até o chão.

Se a liberação assumir a forma de um jato momentâneo, este comportamento pode ser modifi cado. Por exemplo, se um jato de gás mais leve que o ar for direcionado para baixo a partir da fonte de liberação, então a camada da mistura de gás/ar pode se estender do teto até uma posição abaixo do nível da fonte de liberação. Similarmente, se um jato de gás mais pesado que o ar for direcionado para cima a partir da fonte de liberação, então a camada pode se estender a partir do chão até uma posição acima do nível da fonte de liberação.

NOTA Se uma fonte potencial de liberação de um gás estiver presente em edifícios ou invólucros, então uma ventilação adequada necessita ser providenciada.

7.4 Edifi cações e invólucros ventilados

A ventilação de edifícios e invólucros é atingida por “meios naturais”, “meios mecânicos” ou uma combinação dos dois.

NOTA Quando a concentração de uma liberação diminuir consideravelmente para menos que o LIE (limite inferior de explosividade), elas tendem a mover com o fl uxo normal de ar, devido à pequena diferença de densidade entre a mistura de gás e o ar não contaminado.

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7.5 Ventilação natural

Ventilação natural é o fl uxo de ar para dentro e para fora de um edifício ou invólucro, através de qualquer abertura propositadamente ou acidentalmente construída em sua estrutura. Fluxos de ar de ventilação são causados por dois efeitos; em primeiro lugar, qualquer diferença de pressão no invólucro criada pelo vento e, em segundo lugar, fl utuabilidade, devido a uma diferença de temperatura (e, conseqüentemente, densidade) da atmosfera contida dentro do invólucro e do ar de fora. Para a ventilação natural, devido a este último efeito, onde a temperatura no edifício ou invólucro é maior do que a do ar exterior, um fl uxo ascendente tende a ser produzido. Inversamente, se a temperatura interior for inferior à do ar de fora, um fl uxo descendente tende a ser produzido.

A liberação de um gás ou vapor em um edifício ou invólucro ventilado naturalmente tende a resultar na formação de uma mistura gás/ar de forma semelhante à descrita em 7.3. No entanto, neste caso, a concentração de gás na mistura é menor para uma determinada taxa de liberação, devido à diluição pela ventilação do fl uxo de ar.

Se um gás mais pesado que o ar ou vapor for liberado em um invólucro em que a ventilação natural produz um fl uxo ascendente, então a mistura do gás/ar pode se estender acima, bem como abaixo, do nível da fonte de liberação. Inversamente, se um gás ou vapor mais leve que o ar for liberado em um invólucro em que a ventilação produz um fl uxo descendente, então a mistura do gás/ar pode se estender abaixo, bem como acima, do nível da fonte de liberação.

NOTA Mais informações sobre a ventilação natural são encontradas na ABNT NBR IEC 60079-10 *.

7.5.1 Ventilação mecânica

Ventilação mecânica é o termo utilizado para descrever o fl uxo de ar através de um invólucro, induzidopor meios mecânicos, por exemplo, os ventiladores. Fluxos de ar de ventilação criados por meios mecâ-nicos podem ser elevados (por exemplo, superior a 12 mudanças de volume por hora).

A concentração de gás dentro de um invólucro ventilado por meios mecânicos é, em geral, muito menor que a resultante de uma liberação similar em um invólucro naturalmente ventilado.

NOTA No caso de concentrações de gás muito elevadas (acima do LIE), ou na área acima do líquido infl amável com baixo ponto de infl amabilidade, um aumento da ventilação pode conduzir a um aumento do volume da atmosfera explosiva.

Em um sistema de ventilação bem concebido, todo o volume dentro de um invólucro é varrido pela ventilação de ar. Quando a geometria do invólucro der origem a regiões de pobre circulação de ar ou “espaços mortos”, uma mistura de gás/ar pode se acumular. Portanto, os detectores necessitam ser instalados nestes espaços.

NOTA Geradores de fumaça podem auxiliar na identifi cação da circulação do ar dentro de um invólucro, bem como da presença de qualquer espaço morto onde a mistura de gás/ar pode acumular.

Se um sensor for instalado no duto de admissão ou exaustão de um sistema de ventilação mecânica (dependendo do local onde poderia ocorrer a liberação), então o ponto de defi nição do alarme necessita ser defi nido em um valor tão baixo quanto razoavelmente prático.

* NOTA DA TRADUÇÃO: A ABNT NBR IEC 60079-10 foi cancelada e substituída pela ABNT NBR IEC 60079-10-1.

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Alguns sensores utilizam materiais sinterizados como corta-chamas; e a capacidade de uma mistura de ar/gás difundir através do elemento sensor da sinterização pode ser adversamente afetada por uma elevada velocidade do ar que pode ocorrer em construções com dutos. Se isso acontecer, um maior encobrimento do sensor pode ajudar.

7.5.2 Considerações ambientais

Parâmetros ambientais operacionais necessitam ser incluídos no manual de instruções do equipamento destinado.

Quando as condições ambientais estiverem além dos valores especifi cados, o fabricante necessita ser contatado para se assegure que o equipamento é adequado.

8 Projeto e instalação de sistemas fi xos de detecção de gás

Um sistema de detecção fi xo de gás deve ser capaz de fornecer um pré-alarme com relação à presença e à localização geral de um acúmulo de gás infl amável, de forma a iniciar uma ou mais das ações seguintes, tanto de forma automática ou sob controle manual:

a) evacuação segura da área;

b) combate à incêndio apropriado e outros procedimentos de emergência;

c) remoção do risco;

d) parada de emergência do processo ou da planta;

e) aumento da ventilação.

Recomenda-se que as consequências para a segurança do pessoal e os efeitos econômicos dos danos potenciais seguidos de uma liberação não detectada de gases sejam objeto de uma maior preocupação. Isto deve levar a um conjunto de considerações sobre a integridade do sistema, redundância, integridade dos sistemas de alimentação, operação do tipo falha segura etc.

Desta forma, é de grande importância que os equipamentos de detecção de gases sejam instalados e utilizados de tal forma que somente o pessoal autorizado possa ter acesso aos controles funcionais dos equipamentos.

Uma consideração principal é a especifi cação da quantidade e a localização das cabeças dos sensores ou dos pontos de amostragem. De modo prático, isto pode ser realizado pela consideração da grande faixa de fatores, incluindo as normas industriais e os requisitos legais, da segurança e do meio ambiente do local da instalação e, desta forma, normalmente requer um amplo conhecimento de causa.

8.1 Considerações básicas para a instalação de sistemas fi xos

Se os equipamentos ou quaisquer componentes auxiliares forem instalados em áreas de risco (isto é, “áreas classifi cadas” ou “zonas”), estes necessitam ser adequados para a área na qual são instalados e adequadamente marcados.

Três tipos principais de sistemas fi xos são normalmente utilizados.

a) Sistemas compostos de sensores remotos conectados aos equipamentos de alarme e de controle por cabos elétricos

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Estes sistemas são os mais adequados para a maioria das aplicações industriais. Um sistema deste tipo necessita, geralmente, ser instalado de forma que seja capaz de monitorar continua-mente cada parte da planta ou outras instalações, onde gases infl amáveis possam acidentalmente se acumular. Estes sistemas precisam ser capazes de fornecer o mais rápido possível um pré-alarme com relação a uma liberação acidental ou um acúmulo de gás dentro dos limites práticos do sistema, como, por exemplo, relacionado à quantidade e localização dos sensores.

Sensores remotos e equipamentos autônomos devem ser conectados aos seus equipamentos associados de controle e alarme de acordo com os requisitos nacionais para a instalação de equipamentos elétricos. Os sensores e quaisquer outros componentes do sistema que estejam localizados em uma área classifi cada devem atender a um tipo de proteção adequado para a área classifi cada de utilização conforme disposto nas normas da série ABNT NBR IEC 60079.

NOTA No caso de temperaturas excessivamente altas e baixas, o sensor pode operar fora da faixa de temperatura especifi cada pelo fabricante e, desta forma, pode não mais estar em conformidade com a sua certifi cação de segurança elétrica.

b) Sistemas compostos de equipamentos de amostragem

Estes sistemas são utilizados quando, comparativamente, condições de um processo estático forem aplicáveis e a resposta rápida for menos importante. A principal vantagem é que estes sistemas podem permitir que todas as partes elétricas do aparelho possam ser localizadas fora da área classifi cada apenas com tubos, fi ltros etc., no seu interior, e com um adequado corta-chamas na interface. Quando um sistema envolvendo um equipamento de detecção simples com amostragem sequencial temporizada de um número dos pontos de amostra for instalado, o intervalo de tempo entre duas amostras sucessivas sendo tomadas em qualquer ponto de amostra deve ser sufi cientemente curto para que uma situação potencialmente perigosa de acúmulo de infl amáveis não possa ocorrer durante o intervalo. O comprimento de qualquer tubo de amostra e a taxa de vazão da amostragem também devem ser tais que uma situação potencialmente perigosa de acúmulo de infl amáveis não possa ocorrer durante o tempo necessário para uma amostra passar do ponto de amostragem para o sensor. Por esta razão, os tubos de amostra necessitam ser tão curtos quanto for razoavelmente possível.

c) Caminho aberto/sistemas de linha de visão

Estes sistemas têm requisitos especiais, limitações e características que não estão dentro do escopo desta Norma (ver também a nota no fi nal da Seção A.3). Tais sistemas normalmente utilizam a técnica de infravermelho quando o emissor e o sensor forem instalados em pontos opostos a um caminho de “linha de visão” percorrendo uma área. Um espelho pode ser utilizado em um dos lados da área, de modo que o emissor e o sensor possam ser adjacentes ao outro lado. Outras confi gurações também sejam possíveis.

8.2 Localização dos pontos de detecção

IMPORTANTE – O objetivo principal é que os sensores e os pontos de amostra sejam colocados de tal forma que acúmulos de gás possam ser detectados antes de criarem um risco signifi cante.

Mas existem outros requisitos:

Sensores e pontos de amostra necessitam ser localizados em posições determinadas após a consulta àqueles que têm um conhecimento da dispersão do gás, àqueles que têm conhecimento do processo da planta e dos equipamentos envolvidos, e pessoal de engenharia e segurança.

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Esta determinação necessita considerar o seguinte:

a) a combinação das fontes de vazamento com efeitos de propagação (Seção 7);

b) se as fontes de vazamento podem estar dentro ou fora de estruturas confi nadas, edifícios etc.;

c) o que pode acontecer nos pontos de acesso, tais como portas, janelas, túneis, depressões etc.;

d) condições ambientais do local;

e) segurança e saúde ocupacional;

f) acesso para manutenção, incluindo calibração e verifi cação e proteção do sistema contra riscos operacionais da instalação.

As decisões sobre a localização dos sensores e dos pontos de amostragem devem ser registradas em um dossiê de segurança da instalação (ver também 8.10).

8.2.1 Considerações gerais do local

Quando for necessário detectar apenas o vazamento de gás dentro de uma área determinada, os sensores ou pontos de amostragem podem ser colocados em intervalos em torno do perímetro do local. Entretanto, tal arranjo pode não fornecer um alerta antecipado do vazamento. Esse arranjo não pode ser utilizado em caso de vazamento, pois pode representar um risco signifi cativo às pessoas ou à propriedade dentro do perímetro.

Os sensores ou pontos de amostragem necessitam ser localizados próximos de qualquer fonte potencial de liberação de maior quantidade de gás, entretanto, para prevenir alarmes espúrios, convém que os pontos de detecção não sejam localizados imediatamente adjacentes ao equipamento que pode produzir um vazamento menor e sem conseqüência em operação normal. Em geral, em locais ao ar livre, pequenos vazamentos podem ser dispersos sem causar um acúmulo perigoso.

Os sensores necessitam ser localizados em todas as áreas onde possam ocorrer acúmulos perigosos de gás. Tais áreas podem não estar necessariamente próximas da fonte de liberação potencial, mas podem, por exemplo, ser áreas com movimentação restrita de ar. Gases mais pesados que o ar são particularmente suscetíveis a fl uir como um líquido e a se acumular em porões, fossas ou valetas se estes estiverem presentes. Do mesmo modo, gases que são mais leves que o ar podem acumular-se em cavidades superiores.

Se existir movimento signifi cante do ar, ou se o gás for liberado para o interior de espaços fechados, então o comportamento do gás é alterado. O comportamento de gases após uma liberação é complexo e depende de muitos parâmetros. Entretanto, o conhecimento da infl uência desses parâmetros não é sufi ciente, na prática, para prever a extensão e/ou a velocidade de formação de uma atmosfera infl amável. Esta previsão pode ser aperfeiçoada pela:

1) aplicação de regras empíricas geralmente aceitas, desenvolvidas por especialistas, baseadas em suas experiências passadas;

2) experimentação em campo para simular e descrever precisamente o comportamento dos gases. Isto inclui a utilização de ensaios de tubos de fumaça, leituras de anemômetro ou técnicas mais detalhadas, tais como análises de traços de gás;

3) simulação numérica da dispersão de um gás.

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Em geral, os sensores são situados acima do nível das aberturas de ventilação e próximos do teto, para detecção de gases mais leves que o ar, e abaixo do nível das aberturas de ventilação e próximos do piso, para detecção de gases mais pesados que o ar.

Quando for requerido detectar possíveis ingressos de gás ou vapor de uma fonte externa para o interior de um edifício ou invólucro, os sensores devem ser situados adjacentes às aberturas de ventilação. Esses sensores devem ser adicionais àqueles para detecção de liberações dentro do edifício ou invólucro.

Se os tetos e pisos forem compartimentados por equipamentos ou outras obstruções, necessitam ser instalados sensores em cada compartimento.

8.2.2 Condições ambientais

Equipamentos fi xos, ou mais particularmente seus sensores, podem ser expostos a uma grande vari-edade de condições ambientais, por longos períodos de tempo. Na seleção e localização de equipa-mentos, as prováveis condições ambientais, em situações normal e anormal, necessitam ser criterio-samente analisadas e consideradas.

8.2.2.1 Condições climáticas adversas

Sensores localizados ao ar livre e em estruturas abertas podem estar sujeitos a severas condições ambientais, necessitando que essas condições sejam sempre consideradas. Por exemplo, fortes ven-tos podem causar desvios no ajuste de zero. Fortes ventos podem ainda causar a impressão de perda momentânea de sensibilidade durante a calibração, devido à diluição do gás de calibração que está sendo detectado, se utilizado o equipamento de calibração normal do fabricante. Para aplicações com fortes ventos, o fabricante deve ser consultado sobre essas condições.

Recomenda-se que a localização dos sensores em instalações externas seja escolhida criteriosamente e que sejam tomadas medidas adequadas para proteger os sensores contra intempéries. Vapor, chu-vas fortes, neve, gelo, poeira etc. podem também afetar adversamente os sensores. Certos materiais, normalmente adequados para linhas de amostragem ou para proteção contra intempéries, podem deteriorar-se pela luz solar ou outras condições ambientais.

Sensores localizados em edifícios ou recintos, em geral, não estão expostos a condições meteoroló-gicas adversas.

8.2.2.2 Temperaturas ambientes extremas

Recomenda-se que todos os sensores, pontos de amostragem e equipamentos sejam montados em áreas que asseguram conformidade com as especifi cações de temperatura de operação do fabricante.

Quando houver temperaturas ambientes excessivamente altas ou baixas, o detector pode estar operando fora da faixa de temperatura especifi cada pelo fabricante e erros de detecção e redução da vida útil do sensor podem acontecer. Além disso, tanto nas temperaturas excessivamente altas, como nas baixas, o equipamento pode não mais atender à sua certifi cação em relação ao tipo de proteção para instalação em área classifi cada.

Por exemplo, o eletrólito em grande parte de sensores eletroquímicos que operam a temperaturas muito abaixo de – 10 °C pode congelar, limitando a aplicação destes sensores em tais condições. Aplicações de equipamentos portáteis podem contornar esta limitação mantendo o detector em uma área aquecida quando este não estiver em utilização.

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Em geral, o posicionamento de detectores de gás diretamente sobre fontes de calor, como fornos e caldeiras, não é recomendado, sendo conveniente escolher uma posição apropriada a uma altura adequada, longe da fonte de calor.

Em aplicações tropicais e subtropicais, recomenda-se que os sensores e equipamentos externos sejamprotegidos da luz solar direta, porque a temperatura dos equipamentos pode subir acima de 65 °C mesmo com temperaturas ambientes em torno de 40 °C. A temperatura ambiente máxima para a certifi cação de equipamentos para áreas classifi cadas é normalmente 40 °C, e a temperatura máxima para assegurar o desempenho em conformidade com a ABNT NBR IEC 60079-29-1 é de 55 °C,a menos que especifi cado em contrário no certifi cado.

8.2.2.3 Vibração

Quando for esperada vibração, especialmente para equipamentos montados em máquinas, o equipa-mento necessita ser projetado para resistir a tais vibrações, ou que sejam previstos amortecedores adequados para o isolamento da vibração.

8.2.2.4 Utilização de sensor em atmosferas corrosivas

Recomenda-se que sejam tomadas precauções para proteger os sensores contra danos resultantes de exposição a atmosferas corrosivas (por exemplo, amônia, névoa ácida, H2S etc.). Quando amônia estiver presente, cuidados especiais necessitam ser tomados para proteger a fi ação (e outros componentes de cobre ou latão), visto que a amônia pode causar corrosão severa e falhas elétricas.

8.2.2.5 Proteção mecânica

Recomenda-se que sensores montados em posições nas quais possam estar expostos a danos mecâ-nicos (por exemplo, oriundos das operações normais de planta ou da utilização de equipamentos mó-veis como empilhadeiras) sejam protegidos adequadamente, sem impedir o fl uxo livre de ar ao redor deles. Se necessário, obter recomendações com o fabricante.

8.2.2.6 Imunidade eletromagnética

É necessário que precauções apropriadas sejam incorporadas, por exemplo, a utilização de cabos com blindagem, quando da instalação do sistema de cabeamento completo (incluindo aquele para controles de ventilação etc.), para assegurar que o sistema total esteja adequadamente protegido contra os efeitos de interferência eletromagnética.

NOTA Recomenda-se também que seja feita consulta aos regulamentos nacionais aplicáveis que consideram requisitos de compatibilidade eletromagnética.

8.2.2.7 Lavagem da planta com mangueiras

A prática de lavagem da planta com mangueiras pode causar degradação severa do sensor de gás e pode contaminar as linhas de amostragem. Então, isso precisa ser evitado, se possível. Se isto não puder ser evitado, recomenda-se que os sensores sejam protegidos contra isto, sem impedir o fl uxo livre de ar ao redor deles. Isto pode ser um problema complexo.

8.2.2.8 Contaminantes aerotransportados e outros

Não é recomendável que os sensores sejam expostos a contaminantes aerotransportados, que podem afetar a sua operação adversamente.

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Por exemplo, não é recomendável utilizar materiais que contenham silicone ou outros envenenantes conhecidos quando os sensores catalíticos ou semicondutores forem instalados.

Poeiras, líquidos oleosos, sprays e névoas adesivas ou gotas condensadas podem bloquear pontos-chave, como as telas de difusão de sensor, ou linhas de amostra e os fi ltros deles, causando perda de sensibilidade ou função. Isto ainda é de conseqüência maior se o líquido e os materiais sólidos estiverem presentes para formar pastas. Esta contaminação pode requerer limpeza regular ou manutenção similar. Extração de amostragem e fi ltragem especial podem ser requeridas em casos extremos.

Há muitos exemplos onde a pintura com spray, ou pintura deliberada, tem sido responsável pela falha do sensor. Isto requer algum treinamento do pessoal de manutenção.

Recomenda-se tomar cuidado para evitar a condensação de água em telas de difusão e em linha(s) de amostragem. Quando amostras de alta umidade forem envolvidas, isto pode requerer aquecimento de partes críticas ou remoção deliberada da água condensada em armadilhas, fi ltros coalescentes etc.

Existem problemas particulares quando um vapor de interesse condensar (ou o líquido pode de outra maneira entrar em contato com) telas de difusão, fi ltros, ou linhas de amostragem. Este tipo de contaminação conduzirá a sinais incorretos e enganosos até o último traço de contaminação ser removido. Isto pode ser extremamente perigoso. Se este tipo de contaminação for possível, a única solução pode ser aquecer os componentes que estão em contato com a amostra.

8.3 Acesso para calibração e manutenção

Recomenda-se que sensores e pontos de amostragem estejam prontamente acessíveis para permitir calibração, manutenção regular e inspeção de segurança elétrica. É preciso que seja possível aces-sar e ajustar todos os acessórios ou o equipamento de ensaio necessários para estas operações, no ponto de detecção.

Quando a localização do sensor tornar isso difícil (por exemplo, locais altos e em cima do maquinário), um sistema para abaixar o ponto de detecção pode ser praticável através de um sistema de talha ou braço oscilante para ganhar acesso. Obviamente, o cabeamento ou o tubo de amostragem deve ser fl exível ou com possibilidade de girar para permitir este arranjo. Recomenda-se que o arranjo, prefe-rencialmente, permita a orientação do sensor original para que a calibração seja preservada.

Se for impossível alcançar o acesso regular direto ao sensor, como uma exigência mínima, recomen-da-se que seja possível, de alguma forma, a calibração remota com gás.

8.4 Considerações adicionais para linhas de amostragem

Normalmente linhas de amostragem são instaladas permanentemente em instalações fi xas. Mesmo se elas forem feitas de um material plástico fl exível, normalmente serão menos fl exíveis e mais rígidas para instalar o cabeamento. Recomenda-se considerar, no momento da instalação, que estas linhas de amostragem podem precisar de substituição no futuro, por exemplo, se elas fi carem contaminadas ou danifi cadas. As articulações precisam ser acessíveis.

Recomenda-se que as linhas de amostragem sejam tão curtas quanto possível, uma vez que o tempo de resposta é determinado pelo comprimento total.

Podem ser utilizados fi ltros para proteger o equipamento contra poeira e substâncias interferentes ou envenenantes. Um pequeno fi ltro geralmente é necessário para cada ponto de amostragem, de forma que o interior da linha de amostragem seja mantido limpo. Dispositivos adicionais são requeridos para

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este propósito quando névoas forem amostradas. Freqüentemente é fornecida uma fi ltragem adicional ao sensor do equipamento.

Os fi ltros aumentam o tempo de resposta.

O tempo de vida dos fi ltros é um fator dependente (pó ou substância interferente). Isto pode diminuir os intervalos de manutenção do equipamento. Para mais detalhes, consultar o manual de instruções.

Recomenda-se que a vazão através da linha de amostragem seja monitorada.

O material da(s) linha(s) de amostragem necessita ser selecionado para evitar adsorção, absorção e reações químicas com o gás que é detectado. Além disso, deve-se ter o cuidado de evitar dilui-ção da amostra por vazamento ou difusão de ar diluente ou gás, dentro da linha de amostragem, ou gás combustível, fora da linha de amostragem.

Quando a condensação da água puder ocorrer, ela pode bloquear a linha de amostragem. Podem ser necessárias armadilhas de água em qualquer parte baixa ao longo do comprimento da linha de amos-tragem. Este é um caso particular quando a linha passar através de áreas que podem estar mais frias que o ponto de amostragem (por exemplo, áreas de ar condicionado em climas quentes e úmidos). Alternativamente, a linha pode ser aquecida, como abaixo.

O efeito da condensação que acontece com líquidos de alto ponto de fulgor necessita ser considerado em sistemas de amostragem, pois isto pode reduzir a concentração na amostra e conseqüentemente a leitura. Amostras subseqüentes com menores concentrações do vapor vão permitir que este líquido volte a evaporar e vão apresentar leituras altas incorretamente. Pode ser necessário o aquecimento da linha de amostragem para minimizar este efeito. Em áreas classifi cadas, se este sistema de aque-cimento for elétrico, este deve obedecer aos regulamentos e normas pertinentes. Serpentina de vapor ou água quente pode ser uma opção.

8.5 Resumo das considerações para a localização de sensores ou pontos de amostragem

A base para a seleção de localização de sensor necessita ser formalmente registrada na documentação do equipamento (consultar 8.1 e 8.10).

NOTA Pode ser feita consulta à ABNT NBR IEC 60079-10 * para mais informações sobre classifi cação de área e dispersão de gás.

A seguir, é apresentada uma lista de verifi cação básica de fatores, baseada nas seções anteriores. Recomenda-se que tais fatores sejam considerados para determinação satisfatória das localizações de sensor, sem uma ordem particular de prioridade. Estes incluem, mas não estão limitados, ao seguinte:

a) local em recinto fechado ou ao ar livre;

b) fontes potenciais de emissão − a localização e natureza das fontes de vapor/gás potenciais (por exemplo, densidade, pressão, volume, fonte de calor e distância) precisam ser avaliadas;

c) substância química e dados físicos do presente gás/vapor potencial;

* NOTA DA TRADUÇÃO: A ABNT NBR IEC 60079-10 foi cancelada e substituída pela ABNT NBR IEC 60079-10-1.

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d) líquidos com baixa volatilidade têm necessidade do sensor perto da fonte potencial de emissões (alarme baixo ou pontos de ação);

e) natureza e concentração de emissão de gás provável (por exemplo, jato de alta pressão, vazamentos lentos, derramamento de líquidos);

f) presença de cavidades e jatos;

g) topografi a do local;

h) movimentos de ar;

1) em lugar fechado: ventilação natural, ventilação mecânica, convecção,

2) ao ar livre: velocidade de vento e direção,

i) efeitos de temperatura;

j) condições ambientais da planta;

k) localização e número de pessoas na área;

l) localização de fontes potenciais de ignição;

m) arranjos estruturais (como paredes, valetas ou partições) que poderiam permitir o acúmulo de vapor/gás;

n) localizações predeterminadas;

o) convém que sejam instalados detectores, de forma que eles não sejam vulneráveis a danos mecânicos ou de água provenientes de operações normais; e

p) convém que as localizações sejam tais que os sensores possam ser prontamente mantidos e calibrados.

8.6 Instalação dos sensores

Para a operação confi ável de um sistema de detecção de gás fi xo, cada sensor necessita ser colocado em uma localização satisfatória de acordo com sua aplicação individual, e como defi nido acima.

Entretanto, inspeção e manutenção, inclusive recalibração com gás, precisam ser realizadas periodi-camente através de pessoal treinado. Então, também o acesso para tais operações precisa ser consi-derado em detalhes durante instalação.

É importante que o manual de instrução seja lido e seguido.

Em muitos casos, a orientação do sensor pode ser especifi cada pelo fabricante.

Recomenda-se que sejam incorporados drenagem e/ou aquecimento adequados ao projeto do sistema, para minimizar umidade e condensação no equipamento, cabeça de detecção e sistema de interconexão cabo/caixa de passagem ou tubo de amostragem.

Qualquer gás infl amável potencial introduzido nos sistemas de amostragem necessita ser purgado de maneira segura.

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Lubrifi car todas as conexões de rosca, mas observar se o lubrifi cante não contém alguma substância (por exemplo, silicone) que possa ser danosa aos sensores.

Os sensores devem ser conectados à unidade de controle respectiva, como especifi cado pelo fabri-cante (observando a máxima resistência de malha, mínimo comprimento de cabo, isolação etc.), e utilizar um cabo, fi o e sistema de caixa de passagem ou outro sistema satisfatório e aprovado para o propósito, classifi cação de área e proteção mecânica satisfatória.

Se o usuário não for capaz de indicar estes pontos, o trabalho necessita ser realizado pelo fabricante ou outra pessoa competente.

8.7 Integridade e segurança de sistemas fi xos

8.7.1 Generalidades

Se o sistema de detector de gás ou canais de um sistema falhar ou for removido de serviço, de forma que as áreas da planta não possam ser sufi cientemente monitoradas, podem ser exigidas medidas adicionais para preservar a segurança. Planejamentos para tais eventualidades devem acontecer antes da instalação.

É igualmente essencial que a segurança seja mantida quando o sistema de detecção de gás, ou uma parte dele, fi car inoperante durante calibração de rotina.

Medidas adicionais para preservar a segurança podem incluir:

a) sinalização de falhas do equipamento de detecção de gás;

b) utilização de equipamento de detecção de gás portátil ou transportável;

c) aumento da ventilação;

d) eliminação de fontes de ignição;

e) interrupção de fontes de gases infl amáveis ou líquidos;

f) desligamento de plantas ou partes delas; e

g) duplicação dos sensores mais essenciais.

8.7.2 Redundância em sistemas fi xos

Em geral, convém que um sistema fi xo seja instalado de modo que a falha dos elementos individuais do sistema, ou a remoção temporária deles, para manutenção, não comprometa a segurança do pessoal e do patrimônio protegidos. Duplicação ou triplicação de sensores remotos e equipamento de controle é recomendada em todas as áreas onde o monitoramento contínuo for absolutamente essencial. Recomenda-se a utilização de dispositivos que operem em ‘falha segura’ sempre que possível.

8.7.3 Proteção contra perda da fonte de alimentação principal

A proteção contra perda da fonte de alimentação principal necessita incluir:

a) fonte de alimentação principal

A fonte de alimentação principal precisa ser projetada de forma que a operação irrestrita do equi-pamento de detecção de gás e as funções de alarme sejam asseguradas.

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Convém que defeito ou falta da fonte de alimentação principal seja detectável. A segurança da área monitorada deve ser preservada através de medidas apropriadas.

A fonte de alimentação principal precisa ter um circuito separado, com fusível especialmente mar-cado, utilizado somente para o equipamento de detecção de gás.

b) fonte de alimentação de emergência

Se uma fonte de alimentação de emergência for exigida para manter a função do equipamento de detecção de gás, esta precisa ter autonomia sufi ciente até que o estado normal de alimentação seja reiniciado ou a área monitorada não mais requeira monitoramento. Qualquer fonte de alimentação externa periférica deve ser adequada para a área a qual será utilizada (tanto para considerações ambientais como para a classifi cação de área).

A falha da fonte de alimentação de emergência precisa ser indicada por um sinal de alarme.

É fortemente recomendado que, para indicação de alimentação e/ou falha de equipamento, sejam utilizados contatos normalmente fechados, em estado não ativado (falha segura).

8.8 Cronograma da instalação durante as operações de construção

Recomenda-se que os sensores sejam instalados o mais tarde possível em qualquer programa de operações de construção (por exemplo, a construção de uma nova instalação, reparação ou manu-tenção), mas antes da presença de gás ou vapores no sistema, de modo a evitar danos aos sensores resultantes, em particular, de atividades como soldagem e pintura.

Se já instalados, recomenda-se que os sensores sejam protegidos hermeticamente para evitar a con-taminação durante os trabalhos de construção, e convém que sejam claramente marcados como sendo não operacionais.

8.9 Comissionamento

8.9.1 Inspeção

O sistema completo de detecção de gás, incluindo todos os equipamentos auxiliares, necessita ser inspecionado antes da utilização para assegurar que o projeto e a instalação tenham sido realizados de forma satisfatória, e que, quando apropriado, os métodos, materiais e componentes utilizados estejam de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-0. Entre os itens a serem inspecionados estão os seguintes:

a) confi rmar se as conexões elétricas estão devidamente apertadas;

b) verifi car vazamentos na linha de amostragem e fl uxo apropriado;

c) verifi car entupimentos ou sujeiras no sistema de corta-chama;

d) verifi car a tensão e/ou a condição da bateria e fazer os ajustes requeridos ou as substituições das baterias (de acordo com o manual de instruções);

e) executar um ensaio nos circuitos de falha (mau funcionamento).

Convém que neste momento seja realizada uma verifi cação para confi rmar que um prontuário das instruções de operação, planos e registros para o sistema completo foram fornecidos. O prontuário precisa conter informações detalhadas de todos os pontos de detecção (ver 8.2), detalhes sobre utilização, ensaios, calibração e operação, e incluir todas as instruções dos fabricantes (ver 8.10).

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8.9.2 Calibração inicial com gás

Após a instalação no local, cada sensor precisa ser calibrado de acordo com as instruções do fabricante, a menos que o detector apresente uma calibração válida e certifi cada para o gás de interesse. A calibração deve ser realizada apenas por pessoas com treinamento e qualifi cação adequados.

Após a calibração inicial com gás, convém que os sistemas fi xos sejam automaticamente revertidos para o modo de monitoramento após um intervalo predeterminado, sem qualquer outro ajuste. Como alternativa, durante a calibração, o equipamento pode produzir um sinal especial (por exemplo, manutenção) para evitar que se tenha na saída um sinal inadequado de uma medição normal.

Quando vários gases estiverem presentes, as precauções adicionais descritas em 4.3.2.1 e 6.2.2 precisam ser referenciadas.

Para assegurar a operação correta, é essencial realizar a inspeção e a calibração periodicamente.

8.9.3 Ajuste dos pontos de alarme

No caso de equipamento de detecção indicando apenas até o limite inferior de explosividade, reco-menda-se que o ponto de alarme (ou o ponto de alarme mínimo, onde existam dois ou mais) seja o menor possível mensurável para evitar falsos sinais de alarme.

Pode ser necessária uma revisão freqüente do ajuste durante a fase inicial de operação de uma nova fábrica ou de um sistema de detecção de gás.

Os ajustes necessitam ser realizados de acordo com as instruções do fabricante.

8.10 Instruções operacionais, planos e registros

As instruções sobre utilização, ensaios e operação de sistemas fi xos de detecção de gás necessitam estar disponíveis e incluídas no prontuário do sistema.

Recomenda-se que, para os propósitos de registro e manutenção, sejam elaborados e incluídos no prontuário os planos da instalação. As localizações de todas as partes do sistema (unidades de con-trole, sensores e pontos de amostragem, caixas de junção etc.) necessitam ser mostradas junto com as rotas e seções de todos os cabos, fi os e tubos de amostragem. Também os diagramas das caixas de junção e dos cabos de distribuição necessitam ser incluídos.

É extremamente importante que o manual de instalação do fabricante do equipamento seja lido com-pletamente, e as instruções plenamente seguidas. Recomenda-se que uma cópia do manual esteja no prontuário.

Estes registros precisam ser atualizados quando qualquer alteração for feita à instalação.

Ensaios de rotina do sistema de detecção de gás combustível são fatores extremamente importantes que afetam a confi abilidade das unidades individuais. O desempenho ótimo do sistema e a operação confi ável somente são alcançados por um programa de ensaios completo.

Todos os tipos de detectores de gás necessitam de calibração periódica utilizando gases de calibração apropriados. Quando sensores utilizados possuírem tempo de vida defi nido e/ou forem suscetíveis a envenenamento (por exemplo, catalítico, eletroquímico, semicondutor), é requerida calibração regular, ou pelo menos a verifi cação de resposta. A freqüência exigida pode ser especifi cada pelos órgãos regulatórios nacionais. Na maioria dos casos, as recomendações podem ser obtidas com o fabricante.

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Em última instância, dependendo da severidade da aplicação, é melhor determinada começando um processo de verifi cações freqüentes regulares e anotando os resultados (quantidade de ajuste ne-cessária etc.) no prontuário. Uma análise crítica periódica determina o intervalo mais adequado entre verifi cações de respostas e/ou calibrações. Se forem defi nidos intervalos diferentes, o menor período de tempo precisa ser considerado.

O sistema de detecção precisa ser inspecionado freqüentemente por uma pessoa qualifi cada, con-forme as instruções do fabricante e as exigências específi cas da aplicação. Recomenda-se que seja realizada uma inspeção visual de todas as unidades do sistema de detecção de gás e um ensaio que verifi que as funções de alarme. Recomenda-se atenção especial para observar a existência de contaminação (por exemplo, poeira ou outra sujeira) e condensação de água ou solventes nos sistemas de amostragem e nos sensores.

Quando forem utilizados sistemas de amostragem, recomenda-se que as linhas de amostra sejam verifi cadas quanto à contaminação e vazamento em seu interior. Um modo fácil para fazer esta veri-fi cação é aplicar gás de calibração por um balão, ou caso contrário, à pressão atmosférica, ao ponto de amostra (NÃO UTILIZAR PRESSÃO) e verifi car se um resultado semelhante é obtido como na calibração normal.

As instruções operacionais do fabricante precisam ser seguidas com respeito a:

— limpeza periódica de fi ltros, janelas de sensor etc.;

— montagem de materiais necessários, por exemplo, gás auxiliar para alguns dispositivos;

— operação segura do sistema.

Os resultados de todas as inspeções precisam ser registrados no prontuário.

9 Utilização de equipamento portátil e transportável de detecção de gás infl amável

9.1 Generalidades

Na Seção 8, pode ser observado que há muitas habilidades requeridas no projeto e execução de uma instalação para equipamento fi xo de detecção de gás.

Cada vez que um equipamento portátil e transportável de detecção de gás é utilizado, seu usuário também realiza essencialmente as mesmas funções importantes da execução de uma instalação tem-porária. Porém, o usuário geralmente não possui todas as habilidades.

Existem problemas particulares adicionais quando os usuários contratam ou tomam emprestados equipamentos portáteis e transportáveis deste tipo. As partes pertinentes da Seção 6 podem não ser corretamente aplicadas. O histórico de calibração e manutenção pode não ser conhecido e o usuário pode não estar familiarizado com o equipamento específi co.

O pessoal responsável pela utilização de equipamento portátil e transportável possui essencialmente duas opções, que são:

a) treinar apropriadamente o pessoal que utiliza o equipamento portátil e transportável de detecção de gás sobre sua utilização, incluindo as Seções 4 e 10, o restante desta seção, e a parte aplicável da Seção 5 ou, preferencialmente, o Anexo A, e treinar e fornecer acesso às instruções operacionais do equipamento específi co.

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b) adotar uma abordagem minimalista descrita como “ler e fazer” em 9.3.9, seguida de treinamento básico sobre o equipamento específi co em todas as advertências de segurança pessoal relativas à aplicação específi ca e qualquer toxicidade. Recomenda-se que, neste caso, a verifi cação e a calibração etc. sejam realizadas através de terceiros.

Os vários tipos de equipamento portátil e transportável de detecção de gás podem ser utilizados de várias maneiras, de acordo com seus projetos e especifi cações. Um ponto importante é que eles nunca sejam utilizados sem precauções e treinamentos adicionais quando forem conhecidas concentrações de gás que, de fato, estejam presentes, particularmente se a opção (b) for adotada. Recomenda-se que os passos necessários para remoção do gás tenham sido realizados.

NOTA Existem certas aplicações onde o gás sempre está inevitavelmente presente, como em minas de carvão. Para tais aplicações, é requerido treinamento especial.

Equipamentos portáteis pequenos podem ser utilizados para detecção de vazamento ou detecção pontual, enquanto equipamentos portáteis maiores, alguns com alarmes visuais e/ou audíveis, podem ser utilizados no modo multifunção, de forma a incluir funções de detecção de vazamento, detecção pontual e monitoração de área, de acordo com as necessidades específi cas do usuário.

O equipamento transportável é projetado para utilização temporária em uma área, monitorando locais onde há probabilidade de se formarem misturas de vapor ou gás potencialmente infl amáveis ou, por exemplo, durante a carga ou descarga de tanques com substâncias combustíveis ou químicas ou quando ocorrer temporariamente “trabalho a quente” (durante as atividades de manutenção) que pos-sa tornar uma área segura (sem a presença de gás) em uma área classifi cada. O equipamento trans-portável não é projetado para ser carregado à mão por períodos longos de tempo, mas sim para estar em locais por períodos de horas ou mais.

Devido à sua natureza, o equipamento portátil e transportável pode ser operado em uma ampla faixa de condições climáticas, de manuseio ou, mais genericamente, condições ambientais. Assim, reco-menda-se que o usuário dê atenção especial às condições reais impostas ao equipamento e avalie se este é projetado ou protegido para atender a estas condições. Isto não somente se aplica à sua utili-zação, mas também quando este não estiver sendo utilizado, por exemplo, danos devido a choques mecânicos, vibrações quando estiver sendo transportado ou submetido a temperaturas excessivas, por exemplo, no interior de um carro estacionado ao sol.

Verifi cação de rotina do sistema de detecção de gás combustível é um fator extremamente importante que afeta a confi abilidade das unidades individuais. O desempenho ótimo do sistema e a operação confi ável somente são alcançados pela utilização de um programa de verifi cações. A freqüência das verifi cações de rotina depende dos efeitos de possível envenenamento e envelhecimento do tipo de sensor utilizado (ver Anexo A), mas caso contrário só pode ser determinada por experiência da apli-cação específi ca.

9.2 Procedimentos de verifi cação inicial e periódica para instrumento portátil ou transportável

Devido ao fato de que geralmente os instrumentos portáteis ou transportáveis não são utilizados continuamente, procedimentos de verifi cação iniciais e periódicos são de importância extrema para assegurar que o equipamento esteja em um estado apropriado de operação. Existe distinção entre a verifi cação de campo (verifi cação de resposta), na qual nenhum ajuste é feito pelo usuário, e a re-calibração, quando um ajuste é feito se necessário, embora elas utilizem equipamento semelhante. Este caso é mais relacionado à responsabilidade. As instruções do fabricante precisam ser rigorosa-mente seguidas para estas verifi cações.

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Para segurança e operação confi ável do equipamento de detecção de gás, recalibração, inspeção e manutenção necessitam ser executadas periodicamente por profi ssional competente. Este trabalho pode ser executado pelo usuário, pelo fabricante do equipamento ou por engenheiro de manutenção subcontratado.

9.2.1 Inspeção e verifi cação de campo (verifi cação de resposta)

A inspeção e a verifi cação de campo têm a intenção de avaliar se o equipamento está em um estado apropriado de funcionamento. É recomendado que estes procedimentos sejam executados pelo pes-soal que de fato opera o equipamento; e é fortemente recomendado que sejam executados no início de cada dia de utilização, particularmente se o equipamento tiver sensor catalítico, eletroquímico ou semicondutor e estiver sendo utilizado sob condições severas.

NOTA 1 O manual de instrução do equipamento portátil, em conformidade com 4.4 da ABNT NBR IEC 60079-29-1:2009, indica um procedimento para executar uma verifi cação funcional com gás, no início de cada dia de utilização.

NOTA 2 Em casos críticos, quando uma permissão de trabalho for determinada com base no resultado da medição de gás, é recomendado que uma verifi cação de resposta seja executada depois da medição e que os resultados da medição e da verifi cação de resposta sejam registrados.

Uma seqüência simples de inspeções pode incluir o seguinte:

1) verifi car a tensão e a condição da bateria;

2) permitir tempo adequado de preaquecimento;

3) verifi car vazamentos da linha de amostragem e vazão adequada em equipamento aspirado;

4) verifi car que a leitura exibida seja zero, quando operado em ar limpo (ver nota a seguir);

5) executar uma verifi cação de resposta.

Estes dois últimos podem ser executados como segue:

Colocar o elemento detector (integral ou remoto) ou a linha de amostragem em uma atmosfera livre de gás combustível, aspirar amostra sufi ciente para purgar as linhas (aplicável só a equipamento com linhas de amostragem). Se um desvio signifi cante de zero for observado (mas ver nota a seguir), o equipamento necessita ser recalibrado (ver 9.2.2). Alguns instrumentos têm verifi cação de zero automática que executa este ajuste.

NOTA 3 Embora seja conveniente que não haja quantidade mensurável de gases combustíveis em ar limpo e, por conseqüência, um sensor de gás combustível indique zero, isto não é necessariamente verdade para outros sensores que podem ser incorporados ao mesmo instrumento. É esperado que os sensores de oxigênio indiquem 20,8 % v/v ou 20,9 % v/v sob estas condições. Há aproximadamente 360 partes por milhões de dióxido de carbono (mais em áreas densamente edifi cadas) que levam a uma indicação apropriada (por exemplo, 0,03 ou 0,04 % v/v de CO2). Também em áreas edifi cadas, podem existir quantias de CO detectáveis.

Convém que a resposta (sensibilidade) do equipamento seja verifi cada utilizando-se um jogo de cali-bração de campo recomendado pelo fabricante e uma mistura de gás conhecida que gere uma res-posta de todos os sensores presentes. O usuário precisa saber ou ser instruído sobre como obter leitura(s). Se os resultados de ensaio não estiverem dentro de ± 10 % do resultado esperado, o equi-pamento necessita ser recalibrado (ver 9.2.2).

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NOTA 4 Para sensores catalíticos, a mistura necessita conter pelo menos 10 % por volume de oxigênio.

NOTA 5 Gases muito reativos como fl úor, ácido clorídrico ou ozônio não são adequados para serem utilizados nas misturas de gás de calibração para verifi cações de campo.

Para equipamento somente de alarme, recomenda-se que seja aplicada uma concentração de gás de ensaio que seja igual a 5 % do LIE acima do valor ajustado para o alarme mais alto do equipamento. Todos os alarmes necessitam atuar durante este ensaio. Se um equipamento falhar neste procedimento e a ação corretiva sugerida não resolver o problema, o equipamento necessita ser recalibrado(ver 9.2.2).

9.2.2 Verifi cação de rotina e recalibração

O equipamento portátil e transportável necessita ser regularmente recalibrado em uma ofi cina apro-priada, por profi ssional competente. Qualquer equipamento que não seja freqüentemente utilizado, necessita, independentemente disto, ser inspecionado e calibrado regularmente para assegurar a disponibilidade imediata, quando necessário. As instruções do fabricante precisam ser seguidas para este serviço, e normalmente incluem:

a) reajuste do zero mecânico de instrumento análogo;

b) verifi cação de todas as conexões elétricas (elemento detector remoto, fonte de alimentação etc.);

c) espera adequada do tempo de preaquecimento;

d) verifi cação de vazamentos na linha de amostragem e vazão apropriada;

e) verifi cação de entupimento ou sujeira nos sistemas corta-chamas;

f) verifi cação da tensão e da condição da bateria e realização de qualquer ajuste necessário ou substituição da bateria;

g) ensaio dos circuitos de falha (simular mau funcionamento);

h) ensaio dos circuitos de alarme;

i) recalibração ajustando a leitura de zero quando operado em ar limpo e o valor correto quando for aplicado um gás de calibração conhecido. Isto pode ser feito como segue:

Colocar o elemento detector (integral ou remoto) ou a linha de amostragem em uma atmosfera livre de gás combustível, aspirar amostra sufi ciente para purgar as linhas (aplicável só a equipamento com linhas de amostragem). Se um desvio signifi cante de zero for observado (ver nota em 9.2.1 para outros gases), este fato precisa ser registrado e o equipamento ajustado para zero. Alguns instrumentos têm verifi cação de zero automática que executa este ajuste.

Convém que a resposta (sensibilidade) do equipamento seja verifi cada utilizando-se um conjunto de calibração de campo recomendado pelo fabricante e uma mistura de gás conhecida que gere uma resposta de todos os sensores presentes. Recomenda-se que a concentração de gás combustível a ser escolhida gere uma leitura preferencialmente entre 25 % e 75 % do fi m de escala. Esta leitura também pode ser especifi cada pelo fabricante. Se uma divergência do valor correto for observada, este fato precisa ser registrado e o equipamento ajustado para o valor correto. Alguns instrumentos têm um ajuste de sensibilidade automático, e apenas fazem isto corretamente com o gás especifi cado.

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NOTA 1 Para sensores catalíticos, a mistura necessita conter pelo menos 10 % por volume de oxigênio. Para alguns equipamentos modernos de multidetecção de gás, o gás especifi cado pelo fabricante pode ter uma concentração conhecida de oxigênio acima deste valor e concentrações conhecidas de alguns gases tóxicos. Isto permite a recalibração simultânea de todos os sensores do equipamento.

NOTA 2 Gases muito reativos, como fl úor, ácido clorídrico ou ozônio, não são adequados para serem utili-zados nas misturas de gás de calibração para verifi cações de campo.

Para equipamento somente de alarme, recomenda-se que seja aplicada uma concentração de gás de ensaio que seja igual a 5 % do LIE acima do valor ajustado para o alarme mais alto do equipamento. Todos os alarmes necessitam atuar durante este ensaio. Senão, o equipamento necessita ser recalibrado.

Os registros destas verifi cações podem ser utilizados ao longo do tempo para determinação de uma freqüência ótima de recalibração.

9.2.3 Manutenção e recalibração

Os procedimentos de manutenção necessitam ser executados somente por profi ssionais qualifi cados e treinados para operação, manutenção e reparo de equipamento de detecção de gás combustível. Se a ofi cina de manutenção não for adequadamente equipada ou não houver disponibilidade de pro-fi ssional qualifi cado para executar os procedimentos de verifi cação e manutenção recomendados pelo fabricante, o usuário precisa enviar o equipamento para o fabricante ou outra ofi cina de reparo quali-fi cada. No caso de equipamento certifi cado para utilização em área classifi cada, convém consultar o fabricante com respeito às peças de reposição.

Para equipamento de detecção de gás portátil ou transportável, é importante que a unidade inteira seja removida para uma localização não classifi cada para inspeção e manutenção.

Após a correção de qualquer função defeituosa (reparo ou substituição rigorosamente de acordo com as instruções do fabricante), precisam ser executados os procedimentos de manutenção completa e de recalibração.

Unidades defeituosas precisam ser:

— enviadas ao fabricante; ou

— enviadas a uma ofi cina de reparo autorizada pelo fabricante; ou

— reparadas em ofi cina especialmente instalada pelo usuário para a manutenção de detectores de gás.

Os resultados de manutenção e recalibração precisam ser registrados no prontuário do equipamento.

9.3 Guia de utilização de equipamentos portáteis e transportáveis

9.3.1 Segurança elétrica em áreas classifi cadas

Equipamento portátil e transportável precisa ter um tipo de proteção apropriado para a classifi cação da área na qual está prevista a sua utilização. Durante a utilização, o equipamento portátil e transportá-vel não pode ser transferido de uma zona de risco baixo a uma de risco mais alto, a não ser que o tipo de proteção do equipamento seja adequado para a zona de risco mais alto. Adicionalmente, o grupo/subgrupo do equipamento e a sua classe de temperatura devem ser adequados para todos os gases e vapores nos quais se pretende utilizar o equipamento (ver ABNT IEC/TR 60079-20).

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9.3.2 Segurança de pessoal

Quando previsto trabalhar em uma área de risco, é necessário informar-se especifi camente junto ao Serviço de Saúde e Segurança do Trabalho, ou equivalente, da planta, sobre o potencial de toxicidade da atmosfera e a possível origem de qualquer defi ciência de oxigênio, e em especial, se espaços con-fi nados estiverem envolvidos (ver também Seção 4).

A defi ciência de oxigênio pode ocorrer devido à presença de quantias tóxicas de alguma outra subs-tância.

Alguns gases infl amáveis (por exemplo, amônia, gás sulfídrico) e quase todos os vapores também são tóxicos e até mesmo letais em porcentagens muito abaixo do LIE.

Se o equipamento de gás combustível também for equipado com sensor de alta sensibilidade para gases tóxicos específi cos, deve-se ter consciência que estes normalmente não detectarão outros materiais tóxicos.

Somente detectores de gás podem não ser sufi cientes como proteção quando for provável a presença de substâncias tóxicas. Nestes casos, um respirador apropriado ou outros equipamentos de proteção podem também ser necessários.

Ligar o equipamento, permitir o preaquecimento necessário e executar a verifi cação em ar limpo(ver, por exemplo, 9.2.1) em uma área segura, mas com condições ambientes o mais semelhantes possível às da área ser monitorada.

Quando entrar em área de risco, o usuário precisa freqüentemente observar as indicações no equi-pamento. O usuário pode estar entrando numa área com risco presente e deve, neste caso, receber todas as advertências possíveis.

9.3.3 Ensaios pontuais e por amostragem

O equipamento fornecerá somente um resultado para o ponto onde está localizado ou para o ponto fi nal da linha de amostragem, se utilizado. Uma atmosfera de risco pode se formar alguns metros além do ponto de amostragem. Para assegurar que não haja acúmulo de gás perigoso ou vapor em condições de risco presente na área de trabalho, é necessário fazer muitas medições na área prevista para o trabalho e ao seu redor.

Se a presença de vapores for provável, algumas das medições precisam ser realizadas a poucos milímetros do chão, incluindo até rebaixamentos próximos, utilizando, se necessário, uma sonda de extensão ou linha de amostra. Estes ensaios podem descobrir um problema (por exemplo, um pequeno vazamento de líquido) em fase inicial.

NOTA Somente linhas de amostra recomendadas pelo fabricante devem ser utilizadas (ver notas relativas à adsorção e reações químicas em 8.4).

Similarmente, no caso da provável presença de gases mais leves que ar (por exemplo, hidrogênio, metano, amônia), algumas medições necessitam ser executadas o mais próximo possível do teto.

Os resultados somente são válidos durante o tempo de medição, uma vez que as circunstâncias mudam. São recomendadas leituras freqüentes, especialmente quando líquidos e aumento de temperatura estiverem envolvidos.

Se houver qualquer possibilidade de sondas e linhas de amostragem entrarem em contato com o equipamento ligado à rede elétrica, estas sondas devem ser feitas de material não condutivo, e ambas devem ser mantidas secas.

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9.3.4 Amostragem sobre líquidos

Ao amostrar o vapor acima de um líquido, é necessário tomar cuidado para evitar que a linha da amostra ou o sensor entre em contato com o líquido, pois isto pode obstruir a entrada de gás para o instrumento, danifi car o sistema ou o sensor da amostragem e causar leituras errôneas. Usar um fi ltro hidrofóbico ou um equivalente onde houver o perigo de entrada de água no detector. Uma sonda com entrada lateral e uma ponta sólida pode ajudar a evitar a entrada do líquido.

Uma vez que um instrumento ou seus acessórios foram contaminados pelo líquido, ele é considerado impróprio para a utilização até que a contaminação seja removida por completo.

9.3.5 Precaução da condensação

Quando levar um equipamento portátil de um ambiente fresco para um ambiente morno, é importante que um tempo seja aguardado para permitir uma elevação sufi ciente na temperatura do equipamento, para evitar uma condensação de vapor que poderia causar contaminação e/ou leituras incorretas.

Vapor saturado pode fi sicamente bloquear o corta-chamas de certos tipos de sensor de gás, assim tornando-os inoperantes. Desta forma, cuidado adequado deve ser tomado.

9.3.6 Envenenantes de sensores

Se o equipamento portátil for do tipo multigás, contendo sensores para a detecção de gases tóxicos a baixas concentrações, então a calibração com alguns gases tóxicos, tipicamente sulfureto de hidrogênio, amônia e cloro, pode causar a inibição de algum elemento do sensor de gás infl amável, particular-mente dispositivos catalíticos. Somente devem ser utilizados os gases e procedimentos de calibração estipulados pelo fabricante. É recomendado que, se em utilização normal um alarme for dado para quaisquer destes gases, o sensor combustível seja conferido antes de ser utilizado novamente.

Se houver possibilidade de contaminantes de sensores (tais como silicones, gasolina com chumbo, ácidos etc.) estarem presentes no ambiente, a sensibilidade de um equipamento de combustão cata-lítica, equipamento eletroquímico ou equipamento semicondutor precisa ser conferida em intervalos freqüentes (ver 9.2.1).

9.3.7 Variação de temperatura

Quando a temperatura estiver subindo e vapores de líquidos puderem estar envolvidos, recomenda-se medir freqüentemente o gás, devido ao fato de que a concentração de vapor pode possivelmente dobrar para cada elevação de 10 K.

9.3.8 Dano acidental

Se um equipamento de detecção de gás portátil e transportável for derrubado ou de outra forma danifi cado, isto pode afetar seu tipo de proteção para áreas classifi cadas e/ou seu desempenho.Ele deve ser removido de serviço imediatamente para inspeção, realização de qualquer reparo neces-sário e recalibração, antes de nova utilização.

9.3.9 Operação minimalista, o conceito “Ler e operar”

As margens de segurança são aumentadas se forem observadas mudanças pequenas em leituras, em lugar de somente confi ar em alarmes que sempre são fi xos de algum modo acima da escala.

Sem treinamento extensivo, o usuário não pode ser colocado em uma posição para medir gases onde quantidades signifi cantes de gases ou vapores podem estar presentes ou são esperadas.

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Precisão não é importante, contanto que o equipamento responda a uma verifi cação de resposta: Não será esperado que o usuário faça uma medida, a intenção é só descobrir o gás.

O usuário que trabalha em uma área classifi cada pode não estar completamente familiarizado com o gás que inspeciona ou a natureza tóxica do ambiente. Em tais casos, o conselho para o usuário é empregar o conceito “Ler e operar” com consideração às práticas locais permitidas.

Sob este conceito, as operações básicas são as seguintes:

a) Observar as leituras em ar limpo, tão próximas quanto possível às condições que vão ser encon-tradas no ponto onde as leituras acontecerão, particularmente com respeito à temperatura e umi-dade atmosférica.

NOTA Altitude é também importante; uma mudança de 100 m em altitude pode mudar uma leitura de oxigênio.

b) Ajustar o equipamento para sua correta leitura de ar limpo. Ou, se isto não for permitido ou praticável, escrever as leituras de ar limpo obtidas.

c) Ao ir para a área onde os ensaios são requeridos, se houver qualquer indicação de mudança na leitura de ar limpo, isto é uma “leitura positiva”.

d) Se você obter tal leitura positiva SAIR DO LOCAL, isso é “Ler e operar”.

e) Então informar a pessoa responsável, que pode conduzir uma medição com o pessoal experiente, tomando as precauções pertinentes.

10 Treinamento do pessoal operacional

10.1 Generalidades

Treinamentos precisam ser ministrados para aqueles que mantêm, utilizam ou interpretam os resul-tados dos detectores de gás. Para aqueles que utilizam o equipamento portátil ou instrumentos de monitoramento fi xo, uma distinção é feita entre o treinamento de “operador” e o treinamento de “manu-tenção”, para que se tenha a devida clareza e devido ao fato de que os usuários do equipamento geralmente não são responsáveis por sua manutenção. É importante estabelecer estas funções na fase inicial.

Porém existe treinamento em limitações fundamentais do ambiente e equipamento e treinamento em segurança essencial, para todo o pessoal que poderia ir, ou é responsável por enviar outros, para as áreas classifi cadas.

Treinamentos podem ser realizados no local de trabalho por pessoas com conhecimento ou por sessões de treinamento assistidas.

A documentação é essencial e necessita ser obtida e disponibilizada para estas pessoas.

O treinamento também necessita refl etir sobre o ambiente de trabalho atual e as responsabilidades do pessoal relacionado.

Reciclagem periódica do treinamento é fortemente recomendada.

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Registros de todos os treinamentos necessitam ser mantidos por um período de tempo defi nido.

NOTA Alguns regulamentos nacionais requerem que o treinamento seja feito por “pessoas competentes”, como defi nido nesses regulamentos, em um trabalho de treinamento nacional, ou em Normas Brasileiras. Treinamentos de competência deste tipo requerem, além de instrução e experiência prática, uma avaliação formal de cada aprendiz por um “avaliador” qualifi cado (que pode ser o treinador competente).

10.2 Treinamento geral – Limitações básicas e segurança

Para treinamento geral, é sugerido que a parte da Seção 4 pertinente ao local ou aplicação possa ser utilizada como uma base, junto com essas seções da literatura do vendedor pertinentes à função do pessoal referido.

Certas informações mínimas sobre limitações devem sempre incluir:

a) Equipamento de gás infl amável (combustível) somente detectará gases e vapores que estão presentes na redondeza do detector (ou na linha de visão de equipamento de caminho aberto).

b) Ele somente detectará os vapores que não condensam à temperatura do detector ou seu equipamento de provas (onde aplicável).

c) Onde os pontos de fulgor dos líquidos forem bem acima das temperaturas ambientes, vapores somente podem existir a baixas porcentagens do LIE.

d) Equipamentos de gás infl amável não detectam líquidos combustíveis como tal, ou névoas, poeiras ou fi bras combustíveis.

e) Muitos tipos de equipamento de gás infl amável têm sensibilidade variada a uma variedade de gases. Se o gás detectado não for o gás para o qual o equipamento foi calibrado, a leitura indicará fora de escala, mas esta leitura pode não estar correta.

f) Indicações irregulares podem indicar funcionamento defeituoso do equipamento ou alguma perturbação atmosférica. Onde existir dúvida, uma verifi cação necessita ser realizada com um segundo equipamento e/ou o equipamento necessita ser verifi cado novamente sob condições controladas, antes de sua utilização continuada.

g) A presença ocasional ou contínua de baixas concentrações do gás de interesse produz indicações que podem ser confundidas com indicação zero. No caso de dúvida, o equipamento necessita ser novamente verifi cado utilizando-se ar limpo.

h) Se forem observadas leituras fora de escala em qualquer direção, assume-se que uma atmosfera potencialmente explosiva está presente até que seja provado o contrário (por exemplo, conferindo com um segundo equipamento, aplicando ar limpo e então verifi cando novamente etc.).

i) Alguns gases infl amáveis e todos os vapores (menos de água) são tóxicos a baixos níveis de concentração. O potencial tóxico necessita ser conhecido, e as precauções adequadas necessitam ser tomadas.

j) Em espaços limitados pode haver defi ciência de oxigênio, que pode estar relacionada a substâncias tóxicas. Entrada em espaços confi nados é uma operação especializada e requer treinamento específi co.

k) Se sondagem ou amostragem via um tubo, a partir de espaços confi nados, uma defi ciência de oxigênio severa pode causar os tipos mais comuns de leituras errôneas em equipamentos de gás infl amável (combustível).

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10.3 Treinamento do operador

No caso mais simples, para usuários de equipamento portátil, há o treinamento para operações “Ler e operar” (ver 9.1 e 9.3.9). Isto, porém, requer que a pessoa que supervisiona o operador seja treinada sufi cientemente bem para ser responsável pela segurança do operador nas circunstâncias particula-res em que este vai trabalhar ou poderia possivelmente vir a trabalhar.

Para usuários avançados de equipamento portátil e para operadores que utilizam sistemas fi xos, o treinamento deve ser projetado para assegurar o entendimento e familiaridade com o equipamento, com o ambiente de funcionamento e com o sistema. É necessário aconselhar e mostrar aos operado-res como fazer verifi cações visuais e funcionais, e quem contactar no momento em que o equipamento tiver suspeita de mau funcionamento.

É particularmente importante que os operadores tenham instruções a serem seguidas no caso de um alarme de gás.

Treinamentos periódicos de reciclagem (por exemplo, anual) precisam ser ministrados. Isto é vital em situações ou aplicações onde alarmes raramente acontecem.

Procedimentos precisam ser elaborados antes da instalação de um sistema fi xo ou da introdução de detectores portáteis para cobrir ações a serem tomadas no caso de alarmes, de outras considerações de segurança, e do pessoal que será informado se um mau funcionamento for suspeito.

10.4 Treinamento de manutenção

Treinamentos de manutenção precisam ser ministrados aos encarregados de inspeções, manutenção e calibração. Além de prover toda a informação necessária para executar estas tarefas, necessitam incluir uma compreensão básica da função do detector. A documentação fornecida pelo fabricante é essencial.

11 Manutenção, procedimentos de rotina e controle administrativo geral

11.1 Generalidades

A manutenção de rotina de qualquer sistema de detecção de gás infl amável é um fator extremamente importante que afeta a confi abilidade das unidades. Somente serão alcançados o desempenho ótimo do sistema e a operação fi dedigna, se houver uma administração informada produzindo um programa prático e responsável que leve a manutenção completa e dedicada a um nível de prioridade alto.

A administração de tal programa depende de fi xar responsabilidades para vários aspectos (por exemplo, quem é responsável por conferências de campo, quem é responsável por recalibrações e quem é res-ponsável pela manutenção) e, em seguida, assegurar que o pessoal participante seja adequadamente treinado e periodicamente retreinado. Parte desta responsabilidade de administração determina limi-tes operacionais (por exemplo, determinar tolerâncias em verifi cações de campo que são permitidas antes que a recalibração se torne obrigatória, determinar a freqüência de recalibrações regulares, a freqüência de manutenção etc.).

Registros necessitam ser elaborados e arquivados para todas as inspeções, verifi cações, ensaios e trabalho feitos no sistema de detecção. Um meio excelente de manter registros do sistema, que também ajuda a manter informações sobre as tarefas de manutenção requeridas, como a calibração, é a utilização de certos programas de computador. Nos casos mais simples, consultar o Anexo D para um típico registro de manutenção.

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Equipamentos de detecção de gás devem ser identifi cados individualmente. Equipamento portátil e transportável precisa ser marcado com uma identifi cação da data de calibração e, de acordo com o sistema de controle empregado, a duração de tempo até a próxima recalibração.

Equipamentos ou sistemas de detecção de gás infl amável variam em aplicação de unidades portáteis levadas para locais onde é esperada a presença de atmosferas de gás/ar, para sistemas fi xos que raramente podem detectar uma mistura de gás/ar na vida útil deles.

Manutenção inadequada, ajuste de zero incorreto e, em portáteis, baterias deterioradas são causas de erros na detecção de gás. É importante lembrar que erros e falhas em equipamentos de detecção de gás ou sistemas podem não ser evidentes, e é recomendado então que a detecção de gás seja somente parte da estratégia global para a planta e proteção do pessoal.

A confi abilidade da medida depende da utilização do gás de calibração, reproduzindo essencialmente sua função completa. Todos os tipos de equipamento, tanto portátil, transportável ou fi xo (incluindo os tipos pontual e de caminho aberto) precisam ser verifi cados em intervalos regulares com o gás de calibração recomendado pelo fabricante.

Quando for necessário detectar a presença de vários gases misturados com o ar, a sensibilidade des-tes gases precisa ser verifi cada periodicamente com gases de calibração apropriados.

Uma calibração detalhada deve ser executada regularmente pelo pessoal de manutenção da instru-mentação da planta, ou equivalente, em todo equipamento portátil ou sensor fi xo (cabeça do detector). Registros devem ser mantidos para cada equipamento portátil ou cabeça do detector.

Os intervalos de tempo nos quais estes procedimentos são executados dependem de muitos fatores, incluindo: a natureza do equipamento, como, por exemplo, se portátil, transportável ou fi xo; a técnica de detecção empregada; as condições ambientais prevalecentes à instalação; a história prévia de desempenho; e a confi abilidade na aplicação referida.

Relativamente à calibração, o equipamento de detecção de gás precisa estar:

1) regularmente inspecionado para possíveis maus funcionamentos, danos ou outras deteriorações;

2) calibrado conforme as instruções do fabricante e utilizando-se do conjunto/equipamento de ensaio recomendado (ver 8.10);

3) se fi xo, calibrado no comissionamento e verifi cado/recalibrado em intervalos defi nidos. Para instalações novas, é prudente tomar tais ações freqüentemente no início (talvez semanalmente), aumentando os intervalos de tempo (para, talvez, mensalmente) enquanto a confi ança cresce com a experiência na instalação referida, com base nos registros de manutenção;

4) se portátil, a verifi cação de campo (verifi cação de resposta) em 9.2.1, ou a recalibração em 9.2.2, necessita ser feita freqüentemente. Em situações severas ou desconhecidas ou onde o equipamento não é freqüentemente utilizado, a verifi cação necessita ser executada imediatamente antes de cada utilização. Quando um documento do tipo “área livre de gás” ou “permissão para trabalho” for emitido, existe uma forte razão para se fazer a verifi cação de campo pelo menos depois da utilização inicial, e registrar este resultado também neste documento. Em situações menos severas, a recomendação no item 3 acima pode ser utilizada;

NOTA 1 O manual de instruções de equipamento portátil que obedece à ABNT NBR IEC 60079-29-1 é requerido em 4.4 daquela norma para prover um método para executar uma verifi cação funcional com gás antes de cada dia de utilização.

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5) se for provável que vários gases estejam presentes, os detectores necessitam ser calibrados para os gases aos quais eles são menos sensíveis.

NOTA 2 É aceitável utilizar um gás de calibração diferente daquele monitorado, contanto que uma cor-reção apropriada seja feita, de forma que os detectores quando calibrados dêem a resposta correta ao gás monitorado. Porém, se metano for um dos gases que poderiam ser detectados, usar metano como gás de calibração.

Para assegurar que a certifi cação para atmosfera explosiva não seja invalidada, qualquer reparo ou manutenção que envolva o tipo de proteção do equipamento para áreas classifi cadas não pode ser realizado sem instruções completas e desenhos do fabricante. De preferência, o equipamento deve ser enviado ao fabricante para reparo.

NOTA 3 Em muitos países, a obrigação legal para a manutenção de certifi cação em equipamentos reparados pode ser do proprietário/usuário.

NOTA 4 Os requisitos indicados na ABNT NBR IEC 60079-19 precisam ser atendidos.

Equipamentos que aguardam por recalibração ou manutenção precisam ser mantidos em local separado dos equipamentos que aguardam retorno ao serviço depois de tais operações.

Sobressalentes podem deteriorar-se em armazenamento, devido ao manuseio inadequado, ou podem envelhecer, necessitando sempre serem verifi cados antes da utilização. Em particular, cuidados preci-sam ser tomados com as superfícies ópticas.

11.2 Verifi cações operacionais

Para manter um sistema de detecção de gás em funcionamento confi ável, é recomendado executar as seguintes inspeções e ensaios especifi cados a seguir em intervalos regulares.

NOTA Se o estado de um equipamento não for conhecido, recomenda-se verifi cá-lo antes de o equipamento ser colocado em operação.

11.2.1 Sistemas fi xos

a) Inspeção visual de rotina

Inspecionar o painel de controle rotineiramente (uma vez por turno, por exemplo). As inspeções, inclusive problemas encontrados, necessitam ser documentadas, datadas, assinadas e arquivadas. Os problemas encontrados necessitam ser corrigidos imediatamente.

b) Verifi cação funcional regular

Verifi car regularmente o controle e o painel de alarme utilizando as chaves de ensaio, para assegurar que os sinaleiros de alarme e a eletrônica funcionem normalmente. Os procedimentos desta verifi cação funcional variam e dependem do equipamento utilizado. Os problemas encontrados devem ser imediatamente corrigidos.

c) Calibração e verifi cação de operação do sistema em intervalo regular

Este procedimento é de importância vital para assegurar a confi abilidade contínua do sistema. No caso de sistemas baseados em sensores, este procedimento inclui submeter cada sensor ao gás de calibração, permitindo assim uma verifi cação de malha completa da eletrônica e do sensor, mantendo registros precisos de informação sobre padrões de sistemas, particularidades,

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vida de componente etc. Procedendo assim, problemas potenciais podem ser evitados antes que estes se desenvolvam.

Em caso de sistemas que utilizam tubos de amostragem, o procedimento consiste em calibração regular dos analisadores centrais e dos respectivos circuitos de alarmes. Periodicamente, a integridade do(s) sistema(s) de amostragem e de cada linha individual de amostra precisa ser verifi cada, aplicando gás de calibração, à pressão atmosférica, diretamente no ponto de amostragem, devendo-se obter o mesmo resultado que na aplicação do mesmo gás ao(s) analisador(es).O gás não deve ser pressurizado nestas calibrações. Meios fáceis para aplicar o gás de calibra-ção incluem a utilização de sacos plásticos fi nos ou bexigas, suprindo o gás através de algum tipo de controlador de vazão a um fl uxo maior que a taxa de amostragem e descartando o excesso para a atmosfera, ou utilizando um controlador de demanda.

NOTA Este ensaio é o mais importante a ser realizado no sistema e convém que seja executado em todos os locais na hora da instalação e novamente a intervalos regulares. Recomendações adicionais podem ser obtidas do fabricante.

d) Completar os registros de manutenção. Consultar o Anexo D sobre um registro de manutenção típico.

11.2.2 Equipamento de detecção de gás portátil e transportável

a) Inspeção visual

1) Verifi car se o equipamento apresenta condições anormais, tais como maus funcionamentos, alarmes, leituras diferentes de zero etc.

2) Assegurar que o conjunto sensor do detector esteja livre de obstruções ou camadas que possam impedir que o gás ou vapor alcance o elemento sensor. Assegurar que a vazão de amostragem esteja correta para o sistema de amostragem.

3) Inspecionar as linhas de vazão e conexões dos sistemas de amostragem. Tubos ou conexões rachados, furados, dobrados ou danifi cados de outra maneira ou deteriorados precisam ser substituídos por novos recomendados pelo fabricante.

b) Verifi cação de resposta (sensibilidade)

É recomendado que esta verifi cação seja pelo menos a inspeção e verifi cação de campo (verifi cação de resposta), conforme 11.2.1, ou a verifi cação de rotina e recalibração, conforme 11.2.2. Cada um destes consiste nos seguintes procedimentos:

(i) Assegurar que o equipamento indique zero, quando gás zero estiver presente; se necessário, isolando o elemento sensor temporariamente.

(ii) Aplicar um gás de calibração conhecido ao sensor do detector, em conformidade com as instruções do fabricante.

A diferença entre verifi cação de campo e recalibração é que na primeira alguma tolerância na leitura é determinada pelo responsável para a administração da detecção de gás, e não são executados ajustes quando o gás de calibração é aplicado, embora um ajuste de zero possa ser permitido. É recomendado que esta verifi cação seja executada pelo operador.

Recomenda-se que a recalibração seja executada em intervalos regulares e planejados e também nos casos em que uma verifi cação de campo levar a resultados fora dos limites permitidos.É recomendado que a responsabilidade pela recalibração seja do pessoal de manutenção.

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c) Completar os registros de manutenção. Consultar o Anexo D sobre um registro de manutenção típico.

11.3 Manutenção

11.3.1 Generalidades

Recomenda-se que as operações de manutenção não comprometam a segurança da área protegida pela detecção de gás.

Os procedimentos de manutenção precisam ser executados somente por pessoal treinado em opera-ção, manutenção e reparo de equipamento de detecção de gás infl amável.

Se a ofi cina de manutenção não for adequadamente equipada e/ou pessoal qualifi cado não estiver disponível para executar as verifi cações e procedimentos de manutenção recomendados pelo fabri-cante, é recomendado que o usuário envie o equipamento ao fabricante ou a outra instituição qualifi -cada para o reparo.

É recomendado obter do fabricante instruções completas e explícitas para ensaio e verifi cação de componentes substituíveis do equipamento. Listas apropriadas de componentes são disponibilizadas no manual de instrução.

É recomendado executar um ensaio completo de calibração de ofi cina, conforme descrito em 11.8, após a correção de qualquer operação defeituosa (reparo ou substituição em estrita conformidade com as instruções do fabricante).

11.3.2 Equipamento fi xo

É recomendado que reparo ou manutenção de equipamentos fi xos (mesmo incorporando um único sensor, sensor de caminho aberto, uma combinação destes ou sistemas de amostragem) seja exe-cutado seguindo procedimentos controlados. Equipamentos defeituosos devem ser removidos para reparo em uma ofi cina fora da área que está sendo monitorada. Se um equipamento de substituição não estiver disponível imediatamente, um equipamento transportável precisa ser utilizado como um substituto temporário.

11.3.3 Equipamento de detecção de gás portátil e transportável

Para executar reparos e ensaios em equipamentos de detecção de gás portátil e transportável, estes precisam ser removidos para uma área não classifi cada.

11.3.4 Manutenção fora da planta, geral

Unidades defeituosas precisam ser

a) enviadas ao fabricante;

b) enviadas a uma ofi cina de reparo autorizada pelo fabricante;

c) reparadas em uma ofi cina do próprio usuário, especializada em manutenção de detector de gás, ou

d) permanentemente retiradas de serviço.

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11.3.5 Procedimento de manutenção

11.3.5.1 Generalidades

Devido à variedade de equipamentos disponíveis, não é viável listar cada procedimento de manutenção, reparo e etapa de calibração em detalhes nesta Norma. O que segue é uma listagem dos principais itens que são recomendados para todos os procedimentos de manutenção.

11.3.5.2 Procedimento

Se um equipamento estiver na ofi cina para manutenção programada, o procedimento completo de manutenção precisa ser executado. Se uma falha específi ca do equipamento for o motivo para o retorno à ofi cina, este fato precisa ser registrado e somente os testes referentes à falha precisam ser executados. Porém, todo o equipamento precisa ser submetido a uma calibração completa antes de ser recolocado em serviço.

11.3.5.3 Registro

É recomendado analisar o registro de manutenção do equipamento em relação à história anterior de serviço. Ver Anexo D sobre um registro típico de manutenção de equipamentos detectores de gás infl amável.

11.3.5.4 Falha

É recomendado verifi car no recebimento de um equipamento para reparo se a fonte de alimentação do equipamento (incluindo posição do seletor de tensão e carregadores de bateria) é a causa primária da falha, antes de prosseguir nas verifi cações.

11.3.5.5 Substituição/Reparo

Depois de verifi car a fonte de alimentação, recomenda-se que o pessoal de manutenção proceda à verifi cação dos sensores, leitura dos dispositivos do sistema de fl uxo e dispositivos de alarme, identi-fi cando e corrigindo todas as defi ciências. As instruções do fabricante precisam ser seguidas quando se decidir pela substituição de um conjunto ou por seu reparo substituindo um componente. Se com-ponentes forem substituídos, os componentes sobressalentes necessitam atender às especifi cações e tolerâncias dos componentes originais.

11.4 Sensores


Dependendo do intervalo de tempo desde a última substituição de sensor, uso anterior em campo e resposta à mistura de gás durante a calibração, boa prática de manutenção sugere avaliação/reposi-ção de sensor a intervalos de serviço recomendados pelo fabricante. Também é recomendado que os sensores sejam avaliados depois de exposição às altas concentrações de gás infl amável ou depois da ocorrência de um impacto severo ou vibração mecânica.

11.4.2 Retentor de chama (corta-chama)

Se um corta-chama for parte do conjunto sensor, este necessita ser verifi cado quanto à fi xação e ajuste apropriados, sinais de corrosão, sujeira ou umidade. Qualquer limpeza necessária ou substituição necessita estar conforme as instruções do fabricante.

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11.5 Sistemas de aspiração de gás

Esta subseção só é aplicável aos equipamentos que utilizam amostragem aspirada.


O sistema de vazão deve ser verifi cado quanto ao vazamento, restrições e operação apropriada do bulbo aspirador ou da bomba elétrica. Recomenda-se que qualquer limpeza necessária, reparo ou substituição seja conforme as instruções do fabricante. Uma causa para vazamento pode ser trinca ou, em outros casos, diafragma da bomba ou anéis do pistão danifi cados, conforme o tipo de bomba.

11.5.2 Filtros, armadilhas e retentores de chama

Todos os fi ltros, armadilhas e conjunto corta-chama precisam ser esvaziados, limpos ou substituídos conforme as instruções do fabricante.

11.5.3 Sistemas de fl uxo e câmara de amostra

O sistema de fl uxo e a câmara de amostra precisam ser examinados quanto a depósitos de material estranho e ações tomadas para prevenir ocorrências futuras.

11.5.4 Conexões de fl uxo

Todas as conexões de fl uxo precisam ser apertadas conforme as instruções do fabricante.

11.5.5 Partes móveis

Todas as válvulas e partes móveis da bomba precisam ser lubrifi cadas somente de acordo com as instruções do fabricante.

NOTA Tipicamente não é recomendado que os compostos de silicone sejam utilizados para este propósito. Consultar o fabricante se houver qualquer restrição relativa à aceitabilidade de compostos de silicone ou outros materiais.

11.5.6 Sistemas automáticos de amostragem

Sistemas automáticos de amostragem precisam ser ajustados para os valores corretos de vazão, utilizando o ensaio de equipamento recomendado.

11.5.7 Sinais de falha

Os sinais de falha de perda de fl uxo precisam ser conferidos para operação apropriada.

11.6 Dispositivos de leitura


Se o equipamento incorporar um medidor, executar os seguintes procedimentos:

a) inspecionar o medidor quanto à quebra ou lente rachada;

b) inspecionar o medidor analógico quanto a defeitos – por exemplo, ponteiro deformado, mostrador solto, pontos de parada acima e abaixo de escala soltos etc.;

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c) inspecionar o medidor digital quanto a defeitos – por exemplo, segmentos apagados, segmentos enfraquecidos etc.;

d) realizar outro ensaio elétrico e mecânico no medidor, que o fabricante do equipamento julgue necessário para assegurar o desempenho apropriado.

11.6.2 Outras leituras

Outras leituras (por exemplo, estado sólido) e saídas (por exemplo, saídas de alarme) que possam estar incorporadas necessitam ser ensaiadas (eletricamente) nos pontos de ensaios especifi cados,de acordo com as instruções do fabricante.

11.7 Alarmes

Se alarmes estiverem incorporados, verifi car a operação apropriada do alarme através do ajuste de zero elétrico (ou através de outros métodos, como recomendado pelo fabricante) até que o(s) alarme(s) seja(m) iniciado(s). Verifi car a falha de circuitos (mau funcionamento), desconectando componentes (ou outras ações recomendadas pelo fabricante) e observando se o alarme de falha opera ou não.

11.8 Ensaio de calibração e equipamento para ofi cinas

11.8.1 Conjuntos de calibração e ensaio de equipamentos

Todas as misturas de calibração e equipamentos associados à calibração precisam ter características apropriadas para assegurar resultados confi áveis. Os componentes essenciais do equipamento de calibração são como segue:

a) Uma mistura de gás de calibração é requerida em um cilindro sob pressão. Isto é normalmente destinado a dar uma resposta específi ca, usualmente entre 25 % e 90 % de fundo de escala no detector de gás. Tipicamente, esta é certifi cada ou analisada para ser precisa a pelo menos ± 5 % da concentração real indicada. O cilindro pode ser especialmente tratado internamente, se o gás de calibração for destinado a calibrar simultaneamente um sensor de gás infl amável e um sensor para um gás tóxico reativo.

b) Em alguns casos, um equipamento calibrado para vapor infl amável não pode prontamente ser fornecido para misturas de calibração estáveis na forma de cilindros pressurizados ou recipientes de baixa pressão. Nestes casos, é recomendado que o fabricante forneça os dados de resposta relativa para permitir a utilização mais comum disponível de misturas de gás para calibração.

c) Um conjunto regulador adequado é exigido para reduzir a pressão do cilindro. Dependendo do detector de gás a ser calibrado, este pode ter saídas de baixa pressão pré-ajustadas ou ajustáveis. No entanto, em muitos casos, o gás de calibração tem que ser fornecido sem pressurização ao sensor, assim o regulador e outro equipamento podem ser necessários para permitir ajuste da vazão ao valor especifi cado pelo fabricante de equipamento.

d) Para equipamento aspirado, métodos tradicionais fornecem gás à pressão atmosférica para simular uma amostragem normal, utilizando bexigas infl adas com gases de calibração. Alternativamente, o regulador é escolhido para fornecer um fl uxo maior do que o aspirador é capaz de puxar e haverá um tubo de escape do fl uxo excedente para atmosfera. Equipamentos mais recentes têm um regulador de demanda incorporado no regulador de pressão apresentado em c) acima, de forma que este entrega o gás como requerido, se uma pequena pressão negativa for aplicada a sua saída.

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e) Para equipamento de difusão e alguns equipamentos aspirados, o regulador apresentado em c) acima é confi gurado como um regulador de fl uxo, tanto pré-ajustado com ou sem indicação de fl uxo, ou ajustável e equipado com um medidor de fl uxo.

f) Para conexão a um equipamento aspirado, normalmente apenas um tubo é requerido. Porém, são requeridos adaptadores de calibração especiais para equipamentos do tipo de difusão.Estes são projetados pelo fabricante de detector de gás para assegurar que a mistura de gás de calibração cerca o(s) sensor(es) e mantém o ar ambiente do lado de fora. Mas, mais importante, pela combinação de projeto e uma taxa de vazão controlada, eles são projetados para produzir a mesma resposta em um gás de ensaio que seria obtida utilizando-se o mesmo gás no seu modo de difusão normal.

g) Este sistema de calibração precisa ser resistente à absorção da mistura de calibração e seus efei-tos de corrosão. Isto pode necessitar a utilização de materiais especiais, particularmente quando sensores para gases tóxicos reativos, como H2S ou Cl2, estiverem incorporados nos detectores de gás infl amável.

h) Alguns detectores de gás portáteis modernos, com microprocessadores internos e conexão de dados, têm equipamento de calibração de gás dedicado com conexão de dados, capaz de produ-zir relatórios de ensaio em um computador associado, rodando um programa cliente-fornecedor. Isto também pode produzir leituras específi cas baseadas em dados de resposta relativa, de forma que um equipamento calibrado em uma mistura de metano-ar leia normal e corretamente, por exemplo, pentano.

j) Em outros casos, particularmente equipamentos fi xos, há um controlador de mão com uma cone-xão de dados capaz de se comunicar com o equipamento e fazer os ajustes.

k) Em muitos destes dois últimos casos, há um programa que requer uma mistura de gás de calibra-ção muito específi ca aplicada em um modo particular, especialmente a taxa de fl uxo.

Perante todas estas variáveis, na determinação do gás e do equipamento necessários para calibrar os detectores sofi sticados de gás, a primeira escolha, e talvez a única, deve ser o equipamento recomen-dado pelo fabricante para esse modelo específi co de detector de gás.

11.8.2 Condução dos ensaios de calibração em ofi cina

11.8.2.1 Generalidades

O equipamento ou conjunto de calibração necessitam ser escolhidos como em 11.8.1.

11.8.2.2 Mistura de gás

Todos os ensaios precisam ser conduzidos de modo a garantir ventilação segura de misturas de calibração.

11.8.2.3 Estabilização

Recomenda-se que os controles operacionais sejam ajustados em conformidade com o manual de instrução após a estabilização na temperatura operacional do equipamento.

11.8.2.4 Verifi cação de zero

É usual executar um ensaio de zero utilizando-se ar limpo, ou, quando não for possível assegurar que o ar não esteja contaminado, usar gás de zero (normalmente ar seco) de um cilindro, e o resto do equipamento de calibração como em 11.8.1.

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11.8.2.5 Calibração de span

O sistema de calibração precisa estar conectado ao equipamento e a leitura fi nal de amplitude deve ser registrada. A calibração precisa ser ajustada, se necessário, de modo que a leitura do resultado se iguale à concentração da mistura de calibração ou a leituras predeterminadas. Em alguns casos, isto pode ser executado de forma completamente automática. A mistura de calibração precisa ser remo-vida, verifi cando-se que o equipamento retorna para “zero”. Este procedimento pode necessitar de repetição, caso o ajuste de zero do equipamento e o ajuste de span sejam interativos.

11.8.2.6 Verifi cação de alarme

Verifi car se quaisquer/todos os alarmes estão acionados quando o(s) ponto(s) de ajuste for(em) alcançado(s). As recomendações do fabricante precisam ser seguidas quando selecionada a mistura de calibração para equipamento com alarmes, uma vez que a concentração requerida é normalmente ligeiramente mais alta que o ajuste nominal do alarme (para assegurar pronta atuação de alarme).

11.8.2.7 Registro de manutenção

O ensaio de calibração aqui descrito deve ser o último a ser executado antes de um equipamento sair da ofi cina. É recomendado que os dados de calibração sejam anotados no registro de manutenção do equipamento. O registro de manutenção do equipamento (ou documento equivalente) precisa ser atualizado antes de retornar o equipamento ao uso. Ver Anexo D para um típico registro de manutenção de detectores de gases infl amáveis.

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Anexo A(normativo)

Princípios de medição

Os princípios de medição dos diversos tipos de sensores são apresentados a seguir, em um nível de detalhes maior que na Seção 5, para o principal benefício de engenheiros e gerentes para seleção, projeto e instalação, bem como para treinamento. Este Anexo apresenta as vantagens, aplicações comuns e limitações para nove tipos genéricos de analisadores de gases. As limitações incluem interferência e substâncias que causam perda de sensibilidade (envenenantes).

Pela sua própria natureza, os sensores catalíticos indicados em A.1 e o analisador de temperatura de chama (Flame Temperature Detector – FTA) indicado em A.7 detectam diretamente gases infl amáveis através da queima e, desta forma, não podem detectar gases e vapores não infl amáveis. Os outros tipos de sensores descritos a seguir nesta seção detectam indiretamente a presença de gases infl amáveis e outros gases pela resposta do sensor a outras propriedades de gás.

Para a conveniência do leitor, a Tabela A.1 é uma cópia da Tabela 1 indicada na Seção 5, com referências alteradas para estar de acordo com as seções deste Anexo.

Tabela A.1 – Visão geral dos equipamentos de detecção de gás com diferentes princípios de medição

Sensor

catalítico

Sensor por

conduti-

vidade

térmica

Sensor

infraver-

melho

Sensor

semicon-

dutor

Sensor

eletro-

químico

Detector

de

ionização

por chama

Analisador

de tempe-

ratura de

chama

Detector

de foto

ionização

Detector de

oxigênio

paramag-

nético

Detalhes na

seção

A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 A.6 A.7 A.8 A.9

O2 requerido na

amostra de gás

Sim Não Não (Não) (Não) (Não) Sim Não Não aplicável

Faixa típica

de medição

de gases

combustíveis

≤ LIE (0) – 100 % 0 – (100) % ≤ LIE ≤ LIE ≤ LIE < LIE < LIE Não aplicável

Faixa típica de

medição de

oxigênio

Não

aplicável

Não

aplicável

0 – (100) % Não

aplicável

0 - 25 %

(0 - 100 %)

Não

aplicável

Não

aplicável

Não

aplicável

0 - 100 %

Gases

combustíveis

não

mensuráveis

Moléculas

grandes

Ver 5.2 H2 Ver 5.4 Alcanos H2; CO Ver 5.7 H2; CO;

CH4

IP > X5

Gases

combustíveis

Tempo de

resposta

relativa 1

Depende

da

substância

Médio (Baixo) Depende

da

substância

Médio Baixo Baixo Baixo Baixo para

médio

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Tabela A.1 (continuação)

Sensor

catalítico

Sensor

por condu-

tividade

térmica

Sensor

infraver-

melho

Sensor

semicon-

dutor

Sensor

eletro-

químico

Detector

de

ionização

por chama

Analisador

de tempe-

ratura de

chama

Detector

de foto

ionização

Detector de

oxigênio

paramag-

nético

Interferência

de gases não

combustíveis2

Não CO2;

Freons

(Sim) SO2; NOx

H2O

SO2; NOx ClHCs3;

Halon

(Halon) Substância

com IP < X5NO; NO2

Envenenantes2 Si; (Hal4);

(H2S); Pb

Não Não Si; Hal4;

SO2

(Não) (Si) Não Não Não

Gases externos

requeridos

Não Não Não Não Não Sim Sim Não (Sim/Não)

NOTA 1 Comparação qualitativa entre princípios. Os valores não levam em conta o tempo de linhas de amostra aspiradas.

NOTA 2 A tabela apresenta exemplos comuns.

NOTA 3 Hidrocarbonetos clorados.

NOTA 4 Compostos halogenados orgânicos ou compostos inorgânicos halogenados.

NOTA 5 IP é o potencial de ionização da substância; X é a energia do detector de lâmpada UV.

(Não), (Sim) Para informação sobre as indicações em parênteses, consultar a seção correspondente.

A.1 Sensores catalíticos

O princípio de operação dos sensores catalíticos depende da oxidação de gás infl amável na superfície de um catalisador eletricamente aquecido, que opera tipicamente a uma temperatura entre 450 °C e 550 °C. O catalisador normalmente está na forma de um fi lamento de material catalítico, ou como uma conta cerâmica porosa, impregnada com o material catalítico, cercando um fi lamento aquecedor.

Esta oxidação causa um aumento de temperatura mensurável do elemento sensor, aproximadamente proporcional à concentração de gás infl amável a ser detectado. O circuito sensor normalmente é construído como uma semiponte elétrica com dois fi lamentos eletricamente similares ou contas montadas próximas uma da outra, sendo uma ativa e a outra inativa. Este segundo, normalmente sendo um elemento não catalítico, age como uma referência, de forma que efeitos de pressão, temperatura e umidade possam ser compensados e não tenham efeito signifi cante dentro da faixa especifi cada.

A mudança resultante da resistência elétrica no sensor ativo é então convertida eletricamente no sinal de saída, normalmente através de desbalanceamento de uma ponte de Wheatstone, ou arranjo de ponte semelhante.

O fato de uma reação de oxidação acontecer signifi ca que tanto a amostra infl amável como o oxigênio são consumidos pelo processo e precisam ser continuamente substituídos e os produtos de combustão devem ser liberados, ou por um processo de difusão ou por um fl uxo de amostra aspirado.

Uma concentração sufi ciente de oxigênio na atmosfera circunvizinha, na ordem de 10 % ou maior, é requerida para a operação de sensores catalíticos. Uma vez que oxigênio é requerido, o equipamento de detecção utiliza este tipo de sensor somente para concentrações de gás até o limite inferior de explosividade em atmosferas normais.

Sensores catalíticos são suscetíveis à inibição permanente ou temporária do catalisador em função de determinados contaminantes, de tal forma que o sensor pode eventualmente produzir resposta baixa

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ou zero para a presença de gás. Uma inibição permanente, normalmente conhecida como “envenena-mento catalítico”, pode ser o resultado de exposição a substâncias como silicones, chumbo tetraetila, compostos de enxofre, compostos organo-fosforados, que produzem uma capa de produtos sólidos de combustão nas superfícies catalíticas, ou de outra forma, modifi cam as superfícies. Em alguns casos, a inibição temporária pode ser causada por, por exemplo, alguns hidrocarbonetos halogenados.

Sensores denominados “resistentes a envenenantes” toleram concentrações muito mais elevadas destes contaminantes antes de sofrerem inibição.

Sensores catalíticos, particularmente o tipo conta, são capazes de operação contínua por alguns anos na ausência de envenenamento principal, mas desviam progressivamente e perdem sensibilidade devido a envelhecimento e traços de venenos. Por esta razão, a verifi cação de resposta regular e a recalibração são requeridas, a freqüência depende da severidade da aplicação.

Os invólucros do sensor na maioria dos casos incorporam um dispositivo de metal permeável para per-mitir ao gás alcançar o elemento detector e assegurar que, se o gás estiver acima do LIE e, portanto, for queimado pelos elementos quentes do detector, isto não infl ame a atmosfera fora do invólucro. Esta proteção também é útil contra pó ou dano mecânico, como também proteção contra correntes de ar.

Um sensor catalítico pode ser utilizado em

a) modo de difusão; ou

b) modo aspirado (eletricamente ou bomba manual).

A.1.1 Aplicações comuns

Sensores catalíticos são adequados para:

— a detecção em princípio de todos os gases infl amáveis, porém com variação na sensibilidade;

— a detecção de mistura gás/ar até e abaixo do limite inferior de explosividade (LIE).

O tempo de resposta e a sensibilidade dependem do gás individual a ser medido. Quanto maior for a massa e o tamanho molecular do gás, maior é o tempo de resposta e, geralmente, menor é a sensibilidade.

A.1.2 Limitações

O sensor catalítico depende da oxidação catalítica para seu princípio de operação e as suas funções somente quando oxigênio sufi ciente estiver presente. Concentrações insufi cientes de oxigênio podem ocorrer com elevadas concentrações de gases infl amáveis, bem acima do seu LIE. Desta forma, este tipo de sensor somente pode ser utilizado para detecção de mistura gás/ar até ou abaixo do limite inferior de explosividade.

ATENÇÃO – Com concentrações acima do limite inferior de explosividade, um sensor catalítico pode erroneamente indicar que a concentração de gás infl amável está abaixo do LIE.

Desta forma, equipamentos que atendam totalmente aos requisitos da ABNT NBR IEC 60079-29-1 ou às normas da série anterior da IEC 61779 e que utilizem sensores catalíticos necessitam possuir uma indicação de “fora de escala” para evitar leituras incorretas devido a isto. Entretanto, sensores autônomos (por exemplo, transmissores com sinal do tipo 4-20 mA) e equipamentos antigos podem não fornecer tal característica de proteção.

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O efeito de velocidade de ar em sistemas de difusão é comumente reduzido pela construção mecânica do detector e pela utilização de um elemento metálico sinterizado permeável.

Variações na pressão, temperatura e umidade não têm efeito signifi cativo dentro da faixa especifi cada. Entretanto, quanto menor for o nível de alarme, maior a signifi cância das variações na temperatura e em outros fatores ambientais.

De forma a evitar falsos alarmes, é recomendado que o nível de alarme não esteja abaixo de 5 % do LIE para o metano, 10 % do LIE para o propano e butano e 20 % do LIE para vapores de gasolina, desde que precauções adequadas sejam tomadas contra a toxicidade no último caso.

Após a exposição a concentrações de gases além da faixa de medição ou por períodos prolongados, o sensor pode necessitar de um tempo de recuperação de muitas horas ou pode apresentar alterações irreversíveis com relação à sua leitura de gás zero e sensibilidade.

Pelas razões apresentadas nos últimos três parágrafos, os sensores não são adequados para aplicações com elevada sensibilidade (por exemplo, faixas muito menores que 0 – 10 % do LIE), uma vez que estas características indesejáveis poderiam simplesmente ser amplifi cadas.

A.1.3 Interferências

O princípio de medição é geralmente não seletivo, uma vez que todos os gases infl amáveis (no ar) induzem um sinal. Existe uma grande variação na sensibilidade a diferentes gases, a qual não está diretamente correlacionada com o LIE. Entretanto, é possível utilizar a sensibilidade relativa verifi cada (conforme fornecida pelo fabricante) para o gás de calibração do equipamento.

Se a atmosfera a ser monitorada contiver gás ou gases que diluem ou deslocam o ar, por exemplo, o nitrogênio ou dióxido de carbono, o sensor catalítico pode apresentar uma resposta baixa ou zero. Problemas similares podem ocorrer em atmosferas carregadas de vapor, freqüentemente devido à saturação de um corta-chama sinterizado, por causa da condensação. Altas concentrações de gás inerte (por exemplo, argônio ou hélio) podem também alterar o balanço térmico do sensor, resultando numa leitura aparente de gás combustível.

A.1.4 Envenenamento

Sensores catalíticos são suscetíveis a envenenamentos por substâncias que muitas vezes não estão obviamente presentes, mas que são largamente utilizadas com freqüência, necessitando de verifi ca-ções de resposta e recalibrações regulares.

Esta inibição pode ser permanente ou temporária, de acordo com a natureza do contaminante.

Inibição permanente, usualmente conhecida como “envenenamento catalítico”, pode resultar de expo-sições a substâncias, tais como:

— produtos com silicone (tais como impermeabilizantes, adesivos, agentes desengripantes, graxas e óleos especiais e determinados produtos médicos);

— chumbo tetraetila (tais como gasolina com chumbo, especialmente a gasolina de aviação);

— compostos de enxofre (tais como dióxido de enxofre e sulfeto de hidrogênio);

— compostos halogenados (por exemplo, alguns hidrocarbonetos halogenados);

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— compostos organossulfurados (tais como herbicidas, inseticidas e ésteres fosfatados em fl uidos hidráulicos à prova de chama).

Em alguns casos, hidrocarbonetos halogenados e compostos sulfurados podem somente causar ini-bição temporária.

Os sensores denominados “resistentes a envenenantes” podem tolerar concentrações mais elevadas destes contaminantes do que os sensores tradicionais, antes que sofram inibição. Isto ocorrendo, outras propriedades dos sensores podem ser prejudicadas (tais como apresentar uma velocidade de resposta mais baixa e sensibilidade reduzida).

Os sensores que não são “resistentes a envenenantes”, em alguns casos, podem ser protegidos contra muitos envenenantes pela utilização de carvão ativado ou outros tipos de fi ltros. Entretanto, fi ltros precisam ser utilizados com grande cautela, uma vez que, enquanto eles podem oferecer exce-lente proteção contra contaminantes, os fi ltros com carvão, em particular, causarão uma redução na sensibilidade e podem mesmo impedir a detecção de hidrocarbonetos. Estes fi ltros podem também resultar em tempos de respostas consideravelmente extensos para substâncias além do metano ou do hidrogênio, efetivamente limitando sua aplicação àqueles gases. Os fi ltros possuem um tempo de vida limitado e precisam ser substituídos. Seu desempenho pode também ser afetado pelo nível de umidade na atmosfera.

Uma técnica alternativa às vezes utilizada para reduzir os efeitos de envenenantes é a operação elétrica do sensor em um modo intermitente. Esta técnica pode também ser utilizada para reduzir consumo de bateria. Entretanto, existem circunstâncias nas quais tais sensores podem apresen-tar uma falsa resposta, por exemplo, quando estes forem expostos repentinamente a uma concen-tração elevada de gás durante a parte desenergizada do ciclo de operação. Precaução particular é necessária quando da utilização de tais equipamentos portáteis em modo de detecção de vazamento ou em operações semelhantes.

O efeito do envenenamento depende do envenenante em si, do gás a ser medido e do projeto particu-lar do sensor. As orientações do fabricante necessitam ser obtidas com relação a quais contaminantes podem envenenar o catalisador e como o sensor pode ser protegido.

A.2 Sensores de condutividade térmica

O princípio de operação do sensor de condutividade térmica depende da perda de calor por condução (e, às vezes, também por convecção) de um elemento resistor eletricamente aquecido (tal como um fi lamento, gota, fi o ou resistor de fi lme fi no), localizado no fl uxo de amostra do gás de vazão constante ou em uma câmara de difusão.

Uma temperatura consideravelmente inferior é requerida para este tipo de sensor em relação aos tipos de sensores catalíticos. Conseqüentemente, a vida do sensor é essencialmente indefi nida na ausên-cia de corrosão ou de contaminação.

A amostra não é consumida ou alterada pelo sensor e este não requer oxigênio. Desta forma, a leitura pode ser obtida mesmo com uma vazão parada.

A temperatura do elemento que determina a sua resistência elétrica é obtida pela perda de calor através do gás circunvizinho e é dependente da massa molecular e de outras propriedades físicas da molécula. Quando existir uma mudança de composição de gás, a temperatura de fi lamento se altera e esta alteração resultante da resistência elétrica é então determinada de uma maneira semelhante

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para sensores catalíticos (ver A.1). Normalmente, existe um elemento de compensação em um fl uxo de gás de referência ou gás de referência selado, para eliminar a infl uência de variações da tempera-tura externa.

Este tipo de sensor é adequado para a monitoração de gases cuja condutividade térmica na faixa de detecção desejada seja bem diferente daquela no ambiente de referência (normalmente o ar). Entre-tanto, tabelas de condutividade térmica publicadas podem estar incorretas, assim como outros efeitos, tais como a convecção ou o transporte de massa, infl uenciam a sensibilidade do sensor.

Isto limita a técnica para concentrações relativamente altas, normalmente acima do limite inferior de explosividade. Equipamentos que incorporam sensores de condutividade térmica não devem ser utili-zados para a medição de concentrações de gás abaixo do LIE, com exceção de casos de gases, tais como o hidrogênio, ao qual tais sensores são especialmente sensíveis.

A resposta a uma mistura de gás é indeterminada, a menos que as proporções de todos os gases constituintes da mistura sejam conhecidas, inclusive gases cuja detecção não é requerida. No pior caso, uma mistura de condutividade térmica alta e baixa, por exemplo, causada por uma variação no gás de referência destinado, poderia cancelar a resposta do gás de interesse.


Estes sensores não requerem oxigênio para a sua operação e são capazes de medir concentrações até 100 % v/v do gás.

Os equipamentos podem ser calibrados em qualquer faixa adequada até 100 % da faixa nominal do gás em um gás de referência indicado.

Estes sensores são adequados para a detecção de gases individuais de elevada ou baixa condutivi-dade em relação ao ar, quando o ar for o meio de referência. Tipicamente, os gases com elevada con-dutividade como o hidrogênio, hélio e néon apresentam uma boa sensibilidade no ar e a sensibilidade do metano é normalmente aceitável.

A sensibilidade é freqüentemente limitada e o limite mínimo de detecção prático pode exceder o LIE, a menos que a condutividade térmica do gás seja sufi cientemente diferente da condutividade do ar.

Uma aplicação especial é a purga de tanques de GLP com gás “inerte” CO2/N2. Quando a conduti-vidade térmica for combinada com a convecção, é possível produzir sensores que são largamente independentes da faixa dos gases de referência (tais como o ar, nitrogênio e certos gases “inertes” do tipo dióxido de carbono/nitrogênio). Ao mesmo tempo, estes sensores vão responder no mínimo com sensibilidades comparáveis à faixa de hidrocarbonetos mais baixos, do metano ao pentano, embora os dados de condutividade térmica sozinhos indicassem que isto não seria possível.

A.2.2 Limitações

Esta técnica é limitada a aplicações onde as variações previstas para um gás de referência têm um efeito desprezível quando comparado com as respostas de gás ou gases de interesse na faixa requerida.

Os sensores não são seletivos para gases individuais. Estes sensores vão responder a todos os ga-ses, sejam eles infl amáveis ou não.

As condutividades térmicas de gases infl amáveis diferem grandemente. Gases mais leves (por exemplo, metano e hidrogênio) são mais condutivos que o ar, enquanto que gases mais pesados

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(por exemplo, hidrocarbonetos, exceto metano) são menos condutivos. A resposta à mistura de gases é, entretanto, indeterminada, a menos que as proporções de todos os gases constituintes da mistura sejam conhecidas. No pior caso, uma mistura de gases com elevada e baixa condutividade pode can-celar um ao outro e não produzir resposta do equipamento.

Erros de leitura também podem ser obtidos se

a) um sensor de condutividade térmica do tipo sensível ao fl uxo for utilizado e a vazão de amostra do gás não for estável ou se as condições recomendadas da vazão do gás não forem mantidas de acordo com as instruções do fabricante;

b) existirem variações na temperatura ambiente sem controle de compensação de temperatura ambiente no conjunto do sensor;

c) o equipamento for utilizado em uma posição não recomendada, particularmente se for do tipo que utiliza a convecção e a condutividade.


Interferências ou erros são causados se o equipamento for exposto a, ou for utilizado na tentativa de detecção de, gases para os quais não tiver sido calibrado. Especifi camente gases adicionais ou não previstos, sejam eles infl amáveis ou não, de diferentes condutividades térmicas em relação ao gás de referência podem afetar a condutividade resultante em qualquer direção, de forma que o sinal pode mesmo ser reduzido a zero.

Uma interferência específi ca em muitos casos é o vapor d’água, uma vez que este pode ser altamente variável, particularmente em clima quente. Em aplicações de elevada sensibilidade, o sinal que nor-malmente possua variações de vapor d’água pode ser sufi ciente para o equipamento necessitar de condicionamento da amostra.

A.2.4 Envenenantes


A.3 Sensores infravermelhos

O princípio de operação de sensores ópticos depende da absorção da energia de um feixe de luz, nas partes ultravioleta, visíveis ou infravermelhas do espectro luminoso, pelas moléculas do gás que estiver sendo detectado. A maioria dos equipamentos existentes opera dentro do espectro infravermelho (IR).

A maioria dos gases absorve energia infravermelha. As exceções são gases monoatômicos (por exemplo, o hélio, o néon e o argônio) e gases diatômicos simétricos (por exemplo, hidrogênio e o nitrogênio). O oxigênio não é usual, uma vez que possui uma fraca absorção no comprimento de onda não normalmente utilizado para a detecção de qualquer outro gás.

Todos os outros gases absorverão energia infravermelha, em uma maior ou menor extensão, nas próprias faixas de comprimentos de onda que são características para os tipos de ligações químicas presentes neles. A especifi cação adequada das faixas para detecção em um equipamento fornece meios de alcançar seletividade requerida.

Este princípio de medição é então de grande utilização no monitoramento da maioria dos outros gases em ar, uma vez que os três componentes principais de ar seco, nitrogênio, oxigênio e argônio, têm um efeito desprezível em zero e leituras apuradas na faixa de comprimentos de onda comumente utilizada.

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Faixas características de comprimentos de onda são similares para as famílias dos compostos.Por exemplo, existem faixas características de hidrocarbonetos e muitas outras substâncias orgânicas que são particularmente úteis para a detecção de gases infl amáveis, uma vez que os equipamentos que os selecionam podem detectar todos estes compostos com diferentes sensibilidades.

Porém, há muitos casos em que existe uma sobreposição das faixas de absorção de substâncias não infl amáveis e outras substâncias que podem não ser requeridas para detecção, sendo a água e o gás dióxido de carbono as mais comuns. Se estas sobreposições de comprimentos de onda não puderem ser adequadamente fi ltradas pelo equipamento, haverá interferência destas substâncias.

Sensores infravermelhos não consomem a amostra e não requerem oxigênio para a sua operação. Eles geralmente não são afetados pela taxa de fl uxo. É esperado que a vida do sensor seja longa na ausência de corrosão, contaminação ou dano mecânico.

Devido a um grande alcance de métodos de construção que podem parcialmente ser combinados, é virtualmente impossível resumir as propriedades ópticas para a detecção infravermelha de gases combustíveis. Entretanto, as características principais deles são como segue abaixo.

A luz de uma fonte passa ao longo de um caminho óptico e, após a fi ltragem, alcança um detector óptico. A fonte de luz pode ser uma lâmpada de bulbo (tungstênio) ou um diodo emissor de luz (LED), normalmente emitindo na faixa próxima ao infravermelho. A câmara óptica tem normalmente um pequeno comprimento. Entretanto, a câmara óptica pode ser maior que 30 cm no comprimento, caso em que é requerido um fl uxo homogêneo através de todo o caminho óptico para a adequada porcentagem de saída da indicação do LIE do gás. Estes sensores podem ser abertos (ou quase abertos, protegidos por uma barreira de difusão) ou uma célula selada com gás de entrada e saída. Também pode haver uma câmara de referência.

A fi ltragem de luz é realizada periodicamente por fi ltros no caminho óptico ou utilizando fi ltros estáticos que compartilham partes do caminho. Filtros ópticos podem ser do tipo passa alta, passa baixa ou passa faixa de material sólido. Estes também podem ser do tipo de células seladas com janelas ópticas contendo elevadas concentrações destes gases esperados na amostra e prováveis na interferência com o gás de interesse, o qual removerá a faixa de comprimento de onda interferente.

Freqüentemente, o feixe de luz é cortado para operar o detector com um sinal modulado. Os comprimentos de onda de referência são localizados em regiões onde transmissões não atenuadas são esperadas. Detectores podem ser do tipo fotodiodo, fotomultiplicador, fotorresistor, fotocélula a vácuo, célula semicondutora, detector optoacústico, sistema optotermocapacitivo (normalmente com fi ltragem negativa), detector piroelétrico etc. Cabos de fi bras ópticas podem ser introduzidos no fi nal do caminho óptico para evitar danos ou corrosão das partes ópticas sensíveis e para facilitar a proteção contra ignição por componentes ópticos ou elétricos do equipamento.

Equipamentos de detecção com sensores infravermelhos podem possuir diversas formas, mas podem ser categorizados como:

a) analisadores especifi camente adaptados com sistemas de amostragem;

b) do tipo único ponto, equipamento de detecção infravermelho autoconfi nado, adequado para instalação em atmosferas explosivas; estes podem possuir células fechadas com bombas internas ou com telas de difusão, ou possuir caminhos abertos de comprimentos fi xos para a atmosfera;

c) “tubos” de luz − por exemplo, um cabo de fi bra óptica que dirige uma fonte de luz infravermelha de uma unidade de controle para uma célula do sensor em uma localização distante.

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O princípio deste tipo de equipamento permite a utilização de autodiagnósticos para verifi car a resposta ao gás. Outras vantagens incluem

a) elevada capacidade de estabilidade;

b) nenhuma ambigüidade a concentrações acima do LIE;

c) imunidade a efeitos de envenenantes;

d) manutenção reduzida devido aos autodiagnósticos. A calibração automática, capacidades de veri-fi cações de mau funcionamento da fonte de infravermelho e compensação pelo acúmulo de sujeira sobre a parte óptica podem estender os períodos de operação entre manutenção. Entre-tanto, considerações especiais necessitam ser tomadas quanto à obstrução de fi ltros de prote-ção no caminho do gás, uma vez que estas obstruções não são normalmente detectadas pelos autodiagnósticos.

NOTA Equipamentos do tipo caminho aberto e de detecção de radiação infravermelha, que operam em uma linha de visão no espaço, são diferentes dos outros tipos mencionados nesta Norma, uma vez que estes não medem a concentração de gás em um ponto de localização particular, mas medem o caminho integral da concentração de gás ao longo do feixe luminoso investigado. Estes equipamentos, desta forma, são capazes de detectar a presença de gás sobre uma área mais larga que outros tipos. Entretanto, estes equipamentos não são inerentemente capazes de distinguir entre uma elevada concentração de gás que ocupe uma seção pequena do caminho aberto e uma baixa concentração de gás que ocupe uma seção mais longa do caminho, não atendendo, desta forma, à ABNT NBR IEC 60079-29-1.


Sensores infravermelhos são calibrados para detectar um gás em particular ou, em alguns casos, uma faixa de gases. Outros gases não são detectados se na sua faixa de absorção infravermelha estiverem além da largura de faixa de calibração. Equipamentos que incorporam tais sensores necessitam desta forma ser utilizados somente para a detecção de misturas de gases para as quais estes tiverem sido calibrados.

Detectores infravermelhos não podem responder ao hidrogênio. Entretanto, estes podem ser utilizados para a detecção de muitos outros gases infl amáveis, em qualquer faixa especifi cada de concentração, desde poucas centenas de partes por milhão até 100 % v/v do gás. Quanto maior for o caminho óptico, mais elevada é a sensibilidade.

Por seleção apropriada de comprimento de onda e duração de caminho óptica, é possível ter equipa-mento para:

— medição da quantidade total de hidrocarbonetos, utilizando freqüentemente a faixa de onda associada com a faixa da transição vibracional do C-H (aproximadamente 3,3 µm);

— medição seletiva de um único componente (em uma mistura);

— medição de níveis até algumas partes por milhões;

— medição de até 100 % v/v de gás infl amável;

— medição de até 100 % v/v de oxigênio.

A faixa e o desempenho da medição devem ser especifi cados de acordo com cada aplicação.

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A.3.2 Limitações

Estes sensores não detectam hidrogênio.

O tempo requerido para que a concentração de gás no caminho óptico alcance o mesmo valor da atmosfera a ser medida limita o tempo de resposta do equipamento. Isto pode ser particularmente acelerado em equipamentos aspirados. Porém, na prática, edifi cações para proteção contra intempé-ries, fi ltros de gás e barreiras hidrofóbicas, quando forem instaladas, limitam os tempos de resposta a serem obtidos.

Variações na pressão não afetam a leitura de zero de gás, embora a sensibilidade seja normalmente proporcional à pressão parcial. Uma vez que o sensor é sensível à pressão, cuidados precisam ser tomados para evitar a alteração na pressão de saída do gás no equipamento, de acordo com o manual de instruções do fabricante.

Alguns tipos de sensores que dependem de feixes intermitentes de luz infravermelha ou de princípios fotoacústicos são sensíveis à vibração.

Alguns tipos de sensores infravermelhos, particularmente projetos de caminho aberto, são sensíveis ao desalinhamento causado por choques mecânicos e vibrações.

Os efeitos da temperatura são normalmente pequenos, mas podem elevar ou diminuir o sinal da leitura.


Outros componentes (combustíveis ou não combustíveis) podem gerar um sinal. Erros signifi cativos são prováveis de ocorrer com alguns detectores devido a gases interferentes, tais como o dióxido de carbono.

Variações na concentração de vapor d’água no gás conhecido podem causar interferências em muitas aplicações, incluindo detectores de gás do tipo infravermelho de utilização geral. Entretanto, em equi-pamentos para este objetivo que estejam de acordo com os requisitos da ABNT NBR IEC 60079-29-1 a interferência com água é mínima.

Contaminantes sólidos e líquidos também absorvem energia infravermelha, causando interferência ou perda de sensibilidade. É importante evitar a contaminação dos componentes ópticos (tais como janelas e espelhos) por partículas ou condensação. Quando fi ltros forem utilizados para manter os componentes ópticos limpos, estes podem ser obstruídos sob condições extremas de sujeira.

A.3.4 Envenenantes


A.4 Sensor de semicondutor

O princípio de operação de sensores semicondutores depende das variações da condutância elétrica que ocorrem pela absorção química sobre a superfície de um sensor aquecido, quando exposto a um gás diferente do ar. Concentrações de gás são defi nidas através da medição da variação da resistência.

O material semicondutor usualmente é um óxido de metal normalmente baseado em óxido de estanho. Ele é eletricamente aquecido até algumas centenas de graus Celsius. Eletrodos são implantados ou de outra forma montados sobre a superfície.

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Estes tipos de sensores são utilizados para a detecção de gases em qualquer concentração, porém, estes tendem a ter uma resposta não-linear à medida que a sensibilidade diminui com o aumento da concentração. Parte dos sensores de semicondutor necessita de oxigênio para o seu funcionamento e mudanças de umidade ou de oxigênio podem afetar a sua resposta.

Alguns semicondutores também respondem a substâncias outras além de gases e vapores infl amá-veis. Estes são em geral não específi cos e suscetíveis à interferência. Existem grandes diferenças em fatores de resposta para gases combustíveis. A sensibilidade para o hidrogênio é alta, porém alguns gases (por exemplo, NO2) podem produzir sinais negativos, de forma que a infl uência de gases de interferência precise ser analisada para cada aplicação específi ca.

Este tipo de sensor normalmente é utilizado em aplicação de baixo custo para detecção de um gás específi co em faixa de concentrações determinadas e condições específi cas.

Os tempos de resposta dependem das propriedades de fabricação do elemento sensor, da concentração do gás a ser medido e do sistema de admissão do gás (normalmente por difusão, mas aspiração pode ser utilizada).


Sensores semicondutores podem ser utilizados para a detecção de gases em uma grande faixa de concentrações, incluindo concentrações muito baixas, contudo, apresentando respostas não-lineares.

Estes são adequados para a detecção de vazamentos, mesmo em concentrações muito baixas, e também para equipamentos somente com fi nalidade de alarme.

A.4.2 Limitações

Sensores semicondutores para gases infl amáveis são geralmente não específi cos, vulneráveis tanto a variações de umidade como a gases interferentes, podendo exibir variação tanto de zero como de faixa de medição. Alguns gases, tal como o NO2, produzem um sinal negativo.

NOTA Normalmente o fabricante informa sobre as substâncias que inibem a operação do sensor ou que produzem indicações falsas.

Sensores novos necessitam de um longo tempo, da ordem de até algumas semanas, para a estabi-lização de zero e de sensibilidade (burn-in) antes da calibração. Este precondicionamento necessita ser realizado pelo fabricante.

Precondicionamento adicional pode ser necessário quando o sensor fi cou desligado por períodos longos (> 1 dia).

O sensor pode necessitar de um tempo de recuperação de algumas horas ou pode apresentar altera-ções irreversíveis no ponto zero e na sensibilidade, após exposição a concentrações de gás acima da faixa de medição.


O princípio de medição não é seletivo, gases não combustíveis podem gerar um sinal negativo ou positivo.

Existe uma grande variação na sensibilidade entre sensores do mesmo tipo a gases específi cos e, adi-cionalmente, a sensibilidade relativa a estes gases pode variar signifi cantemente de um sensor para outro. Em geral, existe uma grande variação na sensibilidade para gases diferentes que não está di-retamente relacionada com o LIE. As instruções do manual do fabricante necessitam ser consultadas.

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Variações na concentração de oxigênio, temperatura, umidade ou velocidade do ar podem fortemente infl uenciar a sensibilidade. As instruções do manual do fabricante necessitam ser consultadas.

A.4.4 Envenenantes

A sensibilidade pode ser fortemente afetada (na maioria das vezes diminuída, mas em alguns casos pode haver elevação) por concentrações de envenenantes mais altas do que aquelas que afetam sensores catalíticos. Exemplos de tais envenenantes são:

— compostos básicos ou ácidos;

— silicones;

— tetraetila de chumbo;

— compostos de enxofre;

— cianetos;

— compostos halogenados.

Recomenda-se consultar o fabricante com relação a envenenantes que afetam a sensibilidade do sensor e como este pode ser protegido.

A.5 Sensores eletroquímicos

O princípio de operação de sensores eletroquímicos depende da alteração dos parâmetros elétricos dos eletrodos em contato com um eletrólito, quando um gás determinado estiver presente. A alteração nos parâmetros elétricos ocorre devido à reação química de redução/oxidação (redox) do gás de inte-resse na superfície de um eletrodo.

Eletrodos e eletrólito são normalmente confi nados em uma célula com uma membrana semipermeável que permite a difusão de moléculas de todos os tipos de gases, através da interface eletrodo-eletrólito. Na maioria dos casos, uma capa de um metal precioso ou semiprecioso é depositada no lado interno desta membrana e forma o eletrodo no qual as moléculas de gás de interesse reagem. Os eletrodos podem ser cobertos com uma camada ativa, que é responsável pela reação.

No lado interno da célula, estão pelo menos outro eletrodo e o eletrólito. Variações nos materiais do eletrodo e do eletrólito, caso uma tensão de polarização seja continuamente aplicada, e o modo pre-ciso no qual os eletrodos são empregados no circuito são utilizados para obter a especifi cidade para diferentes gases.

Alguns sensores eletroquímicos podem utilizar uma pré-reação química adicional. Os produtos que resultam na reação eletroquímica estão na superfície de contato do eletrodo e eletrólito.

Normalmente, o gás de interesse é consumido pela reação de redox e os produtos da reação são geralmente transportados através da célula ao eletrodo de reação. Uma vez que pequenas quantidades de gás podem ser consumidas no eletrodo, a difusão pode adicionalmente ser limitada por meio da abertura ou capilaridade, para evitar a sobrecarga do sistema.

Os eletrodos ou eletrólitos em sensores eletroquímicos podem ser gradualmente modifi cados ou con-sumidos por gases reativos. Os sensores requerem recalibração a intervalos adequados para corrigir desvios em zero e sensibilidade e em última instância, necessitam ser substituídos. Tempos de vida típicos sob condições favoráveis podem ser maiores que dois anos.

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O tempo de resposta e o tempo de recuperação t(90) são comparativamente longos (tipicamente > 30 s), especialmente após uma sobrecarga e próximo do seu fi m de vida. Normalmente existem limites para operação em baixa temperatura e baixa de umidade.


Células eletroquímicas são compactas, requerem pouca potência e têm uma alta sensibilidade a certos gases.

Células eletroquímicas não estão adequadas para detectar a maioria dos hidrocarbonetos (por exemplo, os alcanos, metano, etano, propano etc.).

Entretanto, existe uma quantidade limitada de aplicações deste tipo de sensor para prevenção de explosões. Estas são adequadas para a medição de concentrações de hidrogênio ou monóxido de carbono até o LIE e oxigênio até 25 % v/v. Existem também sensores adequados para até 100 % (oxigênio em v/v).

Adicionalmente, estes sensores são comumente utilizados para medir concentrações de gás abaixo de níveis de poucas partes por milhão, por exemplo, detecção de vazamento e monitoramento de pessoas para muitos gases tóxicos específi cos (ao invés de vapores), tais como H2S, CO, HCN, NH3, PH3, SO2, NO, NO2 e óxido de etileno. Embora estes sensores possam ser especifi cados para um gás determinado, eles podem detectar outros gases interferentes.

Equipamentos portáteis para a detecção de gases infl amáveis, utilizando outros tipos de sensores descritos nesta Norma nas suas faixas de 0 – 100 % do LIE, freqüentemente possuem sensores eletroquímicos para gases tóxicos e sensores eletroquímicos de oxigênio, montados em uma confi guração para multigás.

A.5.2 Limitações

A perda de sensibilidade temporária ocorre na movimentação de um sensor frio deste tipo em um ambiente mais quente com elevada umidade, pois a água que condensa sobre a membrana a bloqueia parcialmente. Isto é particularmente verifi cado em sensores de oxigênio quando uma leitura normal de apenas 21 % cair por esta razão e apresentar um alarme durante alguns minutos. Contaminação por líquidos não voláteis ou adesivos sólidos pode ter um efeito similar, porém permanente.

Dependendo do sensor, pode ser necessário o oxigênio para a reação eletroquímica. Em tais casos, oxigênio dissolvido no eletrólito estará presente por curtos períodos, embora para operação prolongada em situações de ausência de oxigênio não seja possível.

O eletrólito ou um ou mais eletrodos normalmente limitam a vida do sensor. A sensibilidade normalmente diminui com o tempo, necessitando periodicamente de recalibração ou verifi cação de resposta.

Dependendo do tipo do sensor e do gás a ser medido, o sensor pode possuir um tempo de vida reduzido ou uma queda na resposta, devido a uma sobreposição de gás. Isto pode acontecer particularmente com sensores de oxigênio utilizados em elevadas concentrações de oxigênio, quando um eletrodo de chumbo for consumido proporcionalmente à exposição ao oxigênio.

O tempo de vida de muitos tipos de sensores é também dependente das concentrações de outros gases, uma vez que o eletrólito é consumido. Em particular, elevadas concentrações de dióxido de carbono podem resultar em perda de sensibilidade e redução da vida do eletrólito em determinados sensores de oxigênio.

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Geralmente, a infl uência da temperatura na sensibilidade do sensor é bem conhecida e reproduzível. Desta forma, o equipamento pode ter compensação eletrônica de temperatura.

Baixas temperaturas ou umidade podem reduzir a sensibilidade ou elevar o tempo de resposta do sensor. Operação prolongada em umidades muito baixas pode secar o eletrólito. Entretanto, alguns sensores possuem um reservatório contendo material para a manutenção da umidade, de forma a evitar estes efeitos.

As propriedades do eletrólito limitarão a operação em baixas (e em alguns casos em alta) temperatu-ras, de acordo com as instruções do manual do fabricante. Existe normalmente uma restrição em torno de – 15 °C, devido ao efeito potencial de congelamento.

Os tempos de resposta e os tempos de recuperação t(90) são comparativamente longos, tipicamente ≥ 30 s.


Células eletroquímicas podem responder a outros gases com uma variação positiva ou negativa no sinal.

Com a exceção de sensores de oxigênio, a sensibilidade à interferência pode ser, em alguns casos, mais elevada do que ao gás a ser medido, de acordo com as informações do manual do fabricante.

Para alguns tipos de sensores eletroquímicos, a sensibilidade é proporcional à pressão atmosférica. Outros tipos de sensores são afetados ou danifi cados por pulsos de pressão, de acordo com as infor-mações do manual do fabricante.

Existem efeitos específi cos de interferência para sensores de oxigênio provenientes da sua utilização em misturas de gases sem ar ou na presença de concentrações muito elevadas de gases combustí-veis, tais como:

— a massa molecular do gás no qual o oxigênio é medido pode ter uma forte infl uência sobre a sensibilidade do sensor. Desta forma, a calibração precisa ser realizada utilizando a concentração defi nida de oxigênio no mesmo gás;

— o tempo de vida do sensor pode ser reduzido por elevadas concentrações de solventes orgânicos que reagem com o eletrólito.

A.5.4 Envenenantes

O eletrólito ou o eletrodo podem ser afetados por outros gases, resultando na perda de sensibilidade, de acordo com as instruções do manual do fabricante.

Além da contaminação, conforme indicado anteriormente, a entrada de gás do sensor ou membrana pode ser gradualmente reduzida ou mesmo bloqueada por produtos da reação, tais como os provenientes da hidrólise de compostos halogenados como o trifl uoreto de boro (BF3), tetracloreto de silicone (SiCl4) etc.

Como já mencionado, alguns sensores de oxigênio podem perder a sua sensibilidade devido a elevadas concentrações de CO2 em uma atmosfera que reaja com o seu eletrólito.

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A.6 Detectores de ionização de chama (fl ame ionization detector – FID)

O princípio de operação de um detector de ionização de chama depende da ionização (carregamento elétrico) de compostos orgânicos, uma vez que estes queimam em um detector com uma chama interna de hidrogênio. A nuvem de íons então gerada migra sob um gradiente de potencial até algumas centenas de volts, mantido entre os eletrodos em uma câmara de combustão. Isto resulta em uma corrente elétrica muito baixa, proporcional à concentração do gás/vapor no fl uxo do gás, que é então amplifi cada.

Este tipo de detector possui excelente linearidade na faixa de alcance até muitas décadas, desde baixas concentrações (partes por milhão) até o limite inferior de explosividade. Uma chama de hidrogênio puro (e ar) produz uma quantidade desprezível de íons detectáveis, apresentando uma corrente de base menor que 0,1 pA. Isto permite a medição de fl uxos de massa de compostos orgânicos desde 10 pg/s a 15 pg/s.

Um eletrodo é normalmente o próprio jato miniatura de chama e possui polaridade negativa. O eletrodo positivo é normalmente cilíndrico ou anular, localizado próximo e ao redor da chama.

Uma fonte de ignição (espaçamento para faiscamento ou tomada de aquecimento) necessita ser providenciada no detector.

O fl uxo de hidrogênio é normalmente controlado em somente algumas dezenas de mililitros por minuto. Este fl uxo não contém compostos orgânicos e outros contaminantes, mas pode conter alguma quantidade de gases, tais como nitrogênio, oxigênio, vapor de água etc. Na maioria dos casos, a amostra é controlada em um fl uxo de alguns mililitros por minuto, sendo que seu gás de referência não necessita ser o ar e é misturado com o hidrogênio pouco antes do jato de chama.

O ar para a combustão, normalmente a uma vazão de 100 mL/min ou mais, geralmente é alimentado por uma fenda em forma de anel na câmara de combustão. Se a amostra for misturada com o hidrogênio como indicado acima, este ar necessita estar livre de contaminantes orgânicos. Caso contrário, para dispositivos portáteis ou transportáveis mais simples, destinados para a detecção de baixas concentrações de gases orgânicos em ar, este pode ser um fl uxo da própria amostra de ar, eliminando a necessidade de um fornecimento separado de ar.

Convém que todos os fl uxos de gases sejam mantidos constantes a níveis otimizados e a temperatura da câmara de combustão deve estar estabilizada.

O tempo de resposta de um sensor do tipo FID é determinado principalmente pelo tempo para a alimentação do gás da amostra para a chama; tempos de resposta abaixo de um segundo podem ser obtidos.

O processo de ionização em uma chama depende do tipo dos átomos e de seu estado de oxidação. Como uma regra empírica, uniões C-H, uniões não saturadas C-C e uniões de C-halogênio são ionizadas e mensuráveis. Em hidrocarbonetos, a resposta é aproximadamente proporcional à soma total de carbono.

Desta forma, as respostas relativas de diferentes hidrocarbonetos, expressas em frações de mols, são aproximadamente proporcionais ao número de átomos de carbono de suas moléculas. Entretanto, para compostos oxigenados, esta resposta relativa fi ca modifi cada: uniões C-O em moléculas não produzem íons detectáveis. O número aparente de átomos de carbono necessário para calcular o sinal tem que ser reduzido pela metade para cada átomo de oxigênio na molécula. Por exemplo, ácido fór-mico (HCOOH) não apresenta uma resposta (1 carbono menos ½ para cada oxigênio é igual a zero). Este efeito reduz a resposta empírica, se o detector FID for utilizado como analisador de carbono total.

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Entretanto, existem importantes divergências da regra empírica para fatores de resposta na faixa de 1:3 a > 3:1 em comparação com o metano. Fatores de resposta também dependem da construção da célula de combustão, do fl uxo de gás e de parâmetros elétricos, sempre que a amostra for adicionada ao hidrogênio ou for utilizada como o gás de combustão, e da escolha do gás portador.

Gases inertes e raros, óxidos de nitrogênio, halogênios, nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono, tetracloreto de carbono e água não apresentam resposta.

Cuidados necessitam ser tomados se moléculas contendo silicone estiverem presentes no gás de amostra, uma vez que uma camada isolante de sílica pode recobrir o eletrodo, o que pode inibir o transporte de íons ou difi cultar a isolação e então reduzir o sinal detector.


Este tipo de sensor é utilizado quando a obtenção de sensibilidades elevadas, amplas faixas de medição, pequenas incertezas de medição, resistência a envenenantes e rápidos tempos de resposta forem os principais requisitos. Os sensores são adequados para faixas de medição de partes por milhão até o nível do LIE e mesmo acima.

Quase todos os compostos orgânicos, a maioria destes infl amáveis, apresentarão um sinal de resposta. As exceções relevantes são o formaldeído e ácido fórmico, que não apresentam um sinal de resposta.

Este tipo de sensor é adequado para a medição de gases a elevadas temperaturas.

A.6.2 Limitações

O princípio de operação não é seletivo, uma vez que geralmente todos compostos orgânicos apresen-tam um sinal de resposta. Se diferentes gases forem previstos no local da operação, o sensor deve ser calibrado para o gás ao qual o equipamento é menos sensível. Entretanto, respostas relativas, dentro de limites, são mais calculáveis do que em outras técnicas.

Além das poucas exceções de compostos orgânicos anteriormente mencionados, estes sensores também não são adequados para gases infl amáveis inorgânicos; hidrogênio, monóxido de carbono, amônia, dissulfeto de carbono, sulfeto de hidrogênio e cianeto de hidrogênio.

Os sensores também detectarão alguns compostos orgânicos que não são infl amáveis.

Gases externos, hidrogênio e (normalmente) ar sintético para sua combustão são requeridos. Entretanto, em alguns casos, a própria amostra pode ser utilizada como ar de combustão. O sinal depende criticamente das taxas de vazão da amostra e do hidrogênio e, em menor parte, da va-zão do ar de combustão. Desta forma, as pressões da amostra do gás, do ar e do gás infl amávelnecessitam ser mantidas constantes, mas deve ser levado em conta que o corta-chama utilizado na linha de amostragem pode se tornar obstruído e difi culdades podem surgir na manutenção da vazão constante da amostra.


Hidrocarbonetos halogenados reduzem a resposta quando o equipamento é calibrado para a medição do conteúdo do carbono total da mistura do gás.

O sensor não pode ser utilizado com elevadas concentrações de gases que podem apagar a chama, tal como os gases “halons”.

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A.6.4 Envenenantes

Geralmente não existe efeito de envenenantes, embora se compostos de silicone ou outras substâncias que resultam em produtos de combustão sólidos estiverem presentes, estes podem resultar em um revestimento dos eletrodos e em sua isolação, o que reduz a sensibilidade e torna o sensor, em último caso, inoperante.

A.7 Analisadores de temperatura de chama (fl ame temperature analyser – FTA)

O princípio de operação dos detectores do tipo analisadores de temperatura de chama depende da elevação da temperatura de queima de uma chama com fl uxo constante de hidrogênio (ou algum outro gás) por contaminantes infl amáveis na amostra de ar que suporta a combustão da chama.

Dentro de uma pequena câmara de detecção, a temperatura da chama é medida por um sensor.O sinal resultante é não-linear em relação à concentração de gás detectado.

O tempo de resposta de um analisador do tipo FTA é principalmente determinado pelo tempo de ali-mentação do gás de amostra para a chama; tempos de resposta abaixo de 5 s podem ser obtidos.

O gás do queimador (normalmente hidrogênio) deve possuir composição constante. Para assegurar um sinal estável de zero na ausência do gás a ser medido na combustão com o ar, todas as vazões de gás precisam ser mantidas constantes em níveis otimizados, de forma a manter uma temperatura estável da câmara de combustão.

Recomenda-se que a presença de halogênio no gás a ser medido seja levada em consideração. Amostras de gases que contenham halogênio, mas que não contenham gás combustível, reduzem a temperatura da chama; isto deve ser detectado pelo equipamento. A presença de halogênio em eleva-das concentrações na presença de substâncias combustíveis pode causar um erro de leitura e pode até mesmo extinguir a chama.


Este tipo de sensor é utilizado para a medição da quantidade total de gases e vapores infl amáveis abaixo do LIE, quando for requerido um tempo de resposta rápido.

Este sensor é adequado para a medição de gases a temperaturas elevadas.

A.7.2 Limitações

O sensor não é específi co, uma vez que a resposta depende somente da natureza calorífi ca da amostra. Em elevadas concentrações a resposta é não-linear. Para limitações de faixas, o manual de instruções do fabricante deve ser consultado.

O analisador não é recomendado para faixas de medição de partes por milhão.

Gases de fontes externas são necessários. Hidrogênio ou outro combustível é requerido para a chama. É necessário oxigênio na composição do gás a ser medido ou um suprimento de ar separado necessita ser fornecido para o queimador. O sinal depende criticamente das taxas de vazão da amostra, do combustível e, quando utilizado, do ar de combustão. Desta forma, como no sensor do tipo FID, as pressões da amostra do gás, do ar e do gás infl amável necessitam ser mantidas constantes, mas recomenda-se levar em conta que o corta-chama utilizado na linha de amostragem poderá obstruir-se, difi cultando a manutenção da vazão constante da amostra.

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Hidrocarbonetos halogenados, tais como halogênios em elevadas temperaturas, podem diminuir o sinal por redução da temperatura da chama ou mesmo extinguir a chama.

A.7.4 Envenenantes


A.8 Detector por fotoionização (photo ionisation detector – PID)

Este princípio de detecção está baseado na ionização de gases por radiação ultravioleta (UV), prove-niente de uma lâmpada especial de comprimento de onda conhecido e, portanto, da energia fotônica, usualmente medida em elétron-volts eV (por exemplo, 10,6 eV). Esta lâmpada é localizada em um dos lados da célula do detector. Moléculas do gás presentes na célula com potencial de ionização(ionisation potential – IP) mais baixo que a saída da lâmpada se tornam ionizadas pela radiação, geran-do uma corrente entre os dois eletrodos que se encontram na célula, pois há um potencial elétrico aplicado entre eles. Esta corrente é proporcional à concentração da substância por muitas ordens de grandeza.

Os componentes principais de um detector do tipo PID são a lâmpada UV, sua fonte (alta tensão ou método de alta freqüência), dois eletrodos coletores com amplifi cador e, tipicamente, um fi ltro e uma bomba de amostragem. Nenhum gás de fonte externa é necessário.

Substâncias com valores de IP (ionisation potential) mais elevados do que o da lâmpada não serão detectadas. Por exemplo, substâncias como o etano, propano, acetileno ou metanol possuem IP mais elevado que 10,6 eV, valor mais comum das lâmpadas. Outras substâncias com valores pouco abaixo, tais como etanol e etileno, com IP de 1,5 eV, apresentam uma baixa resposta.

Em princípio, como as medições normalmente são realizadas com o ar, todas as substâncias que possuem um IP mais elevado que oxigênio (IP = 12,1 eV), tais como hidrogênio, monóxido de carbono e metano, não podem ser detectadas. Assim sendo, não há sentido ter lâmpada de valor mais elevado que este.

A técnica não é específi ca para gases infl amáveis e com as lâmpadas ultravioletas mais comuns, não são detectados todos os gases infl amáveis.

O potencial de ionização de várias substâncias pode ser encontrado na literatura ou em uma lista que pode ser obtida do fornecedor de equipamento. Exemplos de compostos que normalmente podem ser detectados incluem: moléculas orgânicas contendo diversos átomos de carbono e/ou hetroátomos, tais como oxigênio, enxofre, bromo; hidrocarbonetos não saturados e aromáticos; aminas; diversos compostos combustíveis inorgânicos, tais como amônia, sulfeto de hidrogênio e dissulfeto de carbono; e alguns gases não combustíveis, tais como o dióxido de nitrogênio, óxido nítrico e tricloroetileno.

Respostas relativas geralmente são bem conhecidas, de forma que é possível pré-programar estas respostas em software. Após a recalibração em um gás padrão, se a identidade do gás a ser detectado for programada, uma leitura direta pode ser assim obtida.

O tempo de resposta é somente determinado pelo fl uxo de gás de amostra. Tempos de resposta típi-cos estão entre 2 s e 10 s.

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Este tipo de sensor é utilizado quando os principais requisitos forem a elevada sensibilidade, resistên-cia a envenenantes e tempo de resposta.

Embora a técnica seja adequada para equipamentos de operação fi xa, os equipamentos podem ser portáteis (sensor de mão) ou do tipo transportável, normalmente com uma bomba de aspiração incor-porada. Desta forma, a técnica é adequada como equipamento de medição localizada.

Este sensor é adequado para a medição de concentrações de gás desde poucas partes por milhão até aproximadamente 2 000 partes por milhão. Desta forma, este sensor é adequado para a medição desde níveis tóxicos até as baixas porcentagens do LIE.

Adicionalmente, este tipo de sensor é normalmente utilizado para a medição de concentrações de gás desde níveis de poucas partes por milhão por curtos períodos de tempo, por exemplo, em detecção de vazamentos.

A.8.2 Limitações

O princípio de medição não é seletivo para gases combustíveis. Estes sensores detectarão todas as substâncias que possuam um potencial de ionização (Ionisation Potential − IP) menor que a energia da lâmpada UV.

O sensor não pode detectar no ar monóxido de carbono, hidrogênio ou metano.

O sensor não detecta compostos que possuam potenciais de ionização mais elevados que a energia da lâmpada do detector. A maioria dos sensores tem uma lâmpada UV com uma energia de 10,6 eV.

Desta forma, estes sensores não são adequados para baixos alcanos e algumas outras substâncias, entretanto, energias de lâmpadas podem variar desde 8,4 eV (que eliminará muitas outras substân-cias) até 11,7 eV para utilização no ar, permitindo que mais gases sejam detectados (consultar a documentação do equipamento).

As lâmpadas de maior energia têm a tendência de ter vida útil reduzida.

Este tipo de sensor não é recomendado para a medição de concentrações maiores que 2 000 par-tes por milhão, uma vez que a resposta é não-linear. Para limitações da faixa de medição, consultar o manual de instruções.


O sensor responderá a todas as substâncias que possuam um potencial de ionização (ionisation potential – IP) abaixo da energia da lâmpada UV, tipicamente 10,6 eV, mas o fator de resposta depende fortemente das propriedades de ionização do gás.

A umidade pode induzir um sinal equivalente de muitas partes por milhão. Este sinal não é relacionado com a ionização (IP da H2O é de 12,6 eV), porém pode ser causado pela interação com materiais ao redor dos eletrodos.

Uma elevada concentração de metano na presença da substância a ser detectada pode reduzir a leitura pela inibição da ionização.

Condensação, materiais sólidos, marcas de dedo etc. sobre a lâmpada ou janelas da célula podem alterar a intensidade ultravioleta e, desta forma, a sensibilidade.

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A.8.4 Envenenantes

Geralmente não existe efeito conhecido de envenenantes.

A medição de certos compostos como ésteres ou estireno pode gerar produtos de decomposição que podem ser depositados sobre a lâmpada UV. Desta forma, é recomendada a limpeza regular da lâm-pada UV (consultar o manual de instruções).

A.9 Detector paramagnético de oxigênio

O oxigênio é um material fortemente paramagnético (atraído por um campo magnético). O óxido nítrico possui cerca de metade deste paramagnetismo, já o dióxido de nitrogênio possui cerca de 4 %. Outros gases são duas escalas de magnitude menos paramagnéticas ou muito fracamente diamagnéticas (repelidos por um campo magnético). Gases contendo oxigênio tendem a ser atraídos para o interior de fortes campos magnéticos com uma força proporcional à fração do oxigênio. NO e NO2 são atraídos em uma intensidade proporcionalmente menor e outros gases possuem um efeito desprezível, tornando a técnica altamente específi ca para o oxigênio na ausência de quantidades apreciáveis de óxido nítrico.

Existem diversas técnicas para explorar este efeito. Equipamentos do tipo haste (ou halteres) utilizam uma haste muito leve, pequena e diamagnética, com uma suspensão de torção montada em um forte campo magnético não uniforme. A torção da haste, causada pela atração de gás paramagnético para o campo magnético e tentando deslocar a haste, é detectada opticamente e uma realimentação eletromecânica da malha retorna à haste para a condição de equilíbrio. A corrente de realimentação requerida é desta forma proporcional à concentração de gás paramagnético. O sinal requer compensação de pressão e de temperatura. Os equipamentos também são sensíveis a choques mecânicos e vibração, mas podem ser feitos transportáveis.

Equipamentos do tipo termomagnético utilizam a dependência de temperatura da suscetibilidade paramagnética, a qual é aproximadamente inversamente proporcional à temperatura. O fl uxo de gásé dividido em dois caminhos. O gás em um dos caminhos é aquecido a aproximadamente 100 K acima da temperatura ambiente. Um fl uxo (sopro magnético) é induzido para o campo magnético não uniforme, devido à diferença na suscetibilidade do gás paramagnético a estas duas temperaturas. Este fl uxo é detectado por seu efeito de resfriamento sobre um aquecedor montado em um circuito do tipo ponte. O sinal de desequilíbrio da ponte é utilizado para medir a concentração. As leituras dos equipamentos normalmente são dependentes da orientação, desta forma, os equipamentos necessitam estar fi xos.

Equipamentos baseados no efeito da pressão diferencial (Quinke) utilizam a diferença de pressão induzida pelo fl uxo de um gás paramagnético atraído por um campo magnético não uniforme. Um gás de referência, como, por exemplo, o nitrogênio, com uma taxa de fl uxo muito baixa é requerido. As medições de pressão, quando o sinal for proporcional à concentração do gás, são normalmente realizadas pela modulação do campo magnético.


Este tipo de sensor é utilizado para a medição de oxigênio quando os maiores requisitos forem a seletividade, estabilidade de longo tempo e a resistência a envenenantes.

Este sensor é adequado para a medição de concentrações de oxigênio nas faixas entre 0 % a 1 % v/v e 0 % a 25 % v/v de oxigênio. A medição de até 100 % v/v é possível. A diferença entre os limites inferior e superior da faixa de medição deve ser maior que 0,5 % v/v de oxigênio.

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Dependendo do método particular a ser utilizado, tempos de resposta entre 6 s e 40 s são típicos.

A.9.2 Limitações

Dependendo do método particular de detecção a ser utilizado, o equipamento pode:

— requerer gás(es) de fontes externas;

— conter fontes de ignição (aquecedores);

— ser sensível ao choque mecânico e/ou vibração.

Na maioria dos casos, a correção de pressão e/ou temperatura é necessária.

A.9.3 Interferência

Exceto para NO e NO2, que apresentam sinais de saída de cerca de 50 % e 4 %, respectivamente, do sinal de oxigênio em concentrações equivalentes, não existe interferência signifi cante por outros gases.

A.9.4 Envenenamento


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Anexo B(informativo)

Parâmetros ambientais

A Tabela B.1 apresentada a seguir relaciona o critério de nível mínimo para condições ambientais da ABNT NBR IEC 60079-29-1. Para detalhes adicionais sobre condições de ensaios e critérios de aceitação, consultar a norma referenciada.

Em todos os casos, as condições ambientais das áreas de utilização devem ser comparadas com os dados especifi cados pelos fabricantes no manual de instruções. Em qualquer caso, quando as condições ambientais excederem os valores a seguir ou aqueles indicados no manual de instruções, o fabricante deve ser consultado.

Tabela B.1 – Parâmetros ambientais

Parâmetro Baseado na ABNT NBR IEC 60079-29-1

Armazenamento desenergizado

24 h a cada temperatura seqüencialmente:– 25 °C+ 20 °C (ambiente)+ 60 °C+ 20 °C (ambiente)

Temperatura Portátil/Transportável

Sensor remoto

Unidade de controle separada

Fixo com sensor integral

– 10 °C a + 40 °C

– 25 °C a + 55 °C

+ 5 °C a + 55 °C

– 10 °C a + 55 °C

Pressão 80 kPa a 120 kPa

Umidade Relativa (UR) 20 % UR a 90 % UR

Velocidade do ar Até 6 m/s

Vibração Todas as unidades que incluem um sensor:

10 Hz a 30 Hz, 1,0 mm amplitude total;

31 Hz a 150 Hz, 2 g pico de aceleração.

Unidade de controle utilizada com sensores remotos:

10 Hz a 30 Hz, 1,0 mm amplitude total;

31 Hz a 100 Hz, 2 g pico de aceleração.

Ensaio de queda Portátil:

Transportável (< 5 kg):

Transportável (≥ 5 kg):

queda livre de 1,0 m



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Anexo C(informativo)

Lista típica de verifi cação ambiental e de aplicação para detectores de gases infl amáveis

1. Descrição simplifi cada da aplicação na qual gases infl amáveis são detectados (relacionar: métodos de amostragem, ambientes especiais, localização)

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Se pontos monitorados forem separados da unidade de controle, quais são as distâncias envolvidas?

________________________________________________________________________________

3. Relação do(s) gas(es) e/ou vapor(es) infl amável(is) a ser detectado e sua composição aproximada na amostra.

Gás ou vapor componente* Concentração (unidades) Considerações especiais

____________________________ _________________________ _________________________

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____________________________ _________________________ _________________________

____________________________ _________________________ _________________________

* Relacionar também o nome químico, se possível.

Se mais de um gás infl amável for esperado, indicar quando estes gases ou vapores estiverem presentes separadamente ou em combinação.

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4. A detecção é em condição normal (21 % O2) defi ciente de oxigênio ou rica em oxigênio?

________________________________________________________________________________

Faixa estimada de oxigênio da atmosfera a ser amostrada:

________________________________________________________________________________

5. Faixas requeridas do instrumento além do LIE (limite inferior de explosividade):

________________________________________________________________________________

6. Faixa da temperatura ambiente na qual a unidade de controle é utilizada:

___________________________ °C mínimo a ___________________________ °C máximo

Temperatura nominal prevista: ___________________________________ °C

7. Faixa da umidade ambiente da atmosfera a ser monitorada:

_________________________ % UR mínima a _________________________ % UR máxima

8. Faixa da pressão da atmosfera a ser monitorada:

______________________________ mínima a _______________________________ máxima

9. Faixa da velocidade da atmosfera a ser monitorada:

______________________________ mínima a _______________________________ máxima

10. Outras condições pertinentes (presença de poeira, corrosivos, fumaça, névoas etc.). Relacionar o tipo e a quantidade, se possível.

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11. Agentes potenciais de inibição de sensibilização: relacionar quando a atmosfera puder conter silicone, chumbo, compostos halogenados ou outros materiais que possam afetar o desempenho do sensor.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Classifi cação da área do local no qual a unidade de controle é utilizada:

Grupo do gás: ________________Zona: ___________ Classe de temperatura: ___________________

Grupo do gás: ________________Zona: ___________ Classe de temperatura: ___________________

13. Acessórios adicionais requeridos:

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Anexo D(informativo)

Registro típico de manutenção de instrumento para detectores de gases infl amáveis

Fabricante: Modelo:

Data da compra: Data de colocação em serviço:

Número de série: Identifi cação do usuário:

Gás de calibração: Localização:

Outras manutenções além da calibração de rotina:

Verifi cação inicial

DataManutenção programada

Falha Enviado por Reparado porNatureza dos

serviços e partes substituídas

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Bibliografi a

ABNT NBR IEC 60079-19, Atmosferas explosivas – Parte 19: Reparo, revisão e recuperação de equipamentos

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Documents

Transcript of NBR IEC 60079-29-2