O desempenho de motores de indução de baixa tensão

Conheça os parâmetros de desempenho para motores de indução de baixa tensão (≤ 1.000 V) alimentados por conversores de frequência PWM tipo fonte de tensão e as características de projeto para motores especificamente projetados para aplicações com conversor de frequência.

A NBR 16881 de 09/2020 – Motores de indução alimentados por conversores de frequência — Parâmetros de desempenho e critérios de aplicação fornece parâmetros de desempenho para motores de indução de baixa tensão (≤ 1.000 V) alimentados por conversores de frequência PWM tipo fonte de tensão e as características de projeto para motores especificamente projetados para aplicações com conversor de frequência. Também são especificados parâmetros de interface e interação entre o motor e o conversor de frequência, incluindo boas práticas de instalação como parte do sistema de acionamento.

Esta norma é aplicável tanto a motores especificamente projetados para uso com o conversor de frequência quanto a motores projetados para partida direta (alimentação senoidal) alimentados por conversor de frequência. Para motores que operam em atmosferas explosivas, devem ser observados os requisitos especificados na NBR IEC 60079-0. Quando o fabricante do conversor de frequência fornecer recomendações específicas para a instalação do sistema de acionamento, estas prevalecem sobre as recomendações desta norma.

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Quais devem ser as considerações para o projeto do motor?

Quais são os parâmetros do circuito equivalente do motor para ajuste do conversor de frequência?

Quais as características do conversor de frequência para reduzir as perdas no motor?

Qual é a influência da temperatura na expectativa de vida?

O desempenho e os dados de operação de motores de indução alimentados por conversores de frequência são influenciados por todo o sistema de acionamento, incluindo a fonte de alimentação, o conversor de frequência, os cabos elétricos, o motor, a carga acionada e o equipamento de controle. Existem inúmeras variações para cada um destes componentes. Assim, quaisquer valores mencionados nesta norma são meramente indicativos.

Em face das complexas interações técnicas existentes entre os componentes do sistema de acionamento e das possíveis variações das condições de operação, está além do escopo desta norma especificar valores ou limites numéricos para todas as grandezas relevantes para o projeto do sistema de acionamento. Cada vez mais é comum que o sistema de acionamento seja constituído por equipamentos e componentes produzidos por diferentes fabricantes.

O objetivo desta norma é explicar, tanto quanto possível, a influência destes componentes no projeto do motor e nas suas características de desempenho. Esta norma, a princípio, não enfoca questões relacionadas à segurança. No entanto, algumas recomendações contidas no documento podem ter implicações no aspecto da segurança. Embora as etapas de especificação das características do motor e do conversor de frequência sejam semelhantes para qualquer aplicação, a escolha dos equipamentos mais apropriados a cada caso é muito influenciada pelo tipo de aplicação.

A seguir são descritas as etapas de seleção dos equipamentos constituintes do PDS. Por conveniência, os efeitos dos diferentes tipos de carga acionada existentes são discutidos no Anexo A. A informação completa de uma aplicação considera a carga acionada, o motor elétrico, o conversor de frequência e a rede elétrica. O conhecimento de todas essas informações é fundamental para que o desempenho requerido de todo o sistema seja alcançado.

Os dados requeridos incluem: a faixa de operação; a potência ou o conjugado requerido em toda a faixa de operação; as taxas de aceleração e desaceleração do processo que está sendo controlado; os requisitos de partida incluindo o número (frequência) de partidas e a descrição da carga (a inércia vista do eixo do motor e o conjugado da carga durante a partida); ciclo de trabalho da aplicação; a descrição das funcionalidades adicionais que não podem ser satisfeitas somente com o motor elétrico e conversor de frequência (por exemplo: monitoramento da temperatura do motor elétrico, dispositivos para permitir a partida direta (bypass), se necessário, circuitos especiais de sequenciamento ou sinais de referência de velocidade para controlar o PDS, etc.); a descrição da fonte de alimentação elétrica disponível e do tipo de ligação.

As figuras abaixo resumem as características típicas do comportamento de um motor alimentado por conversor de frequência. Elas não mostram possíveis faixas evitadas. A figura abaixo mostra a curva de conjugado versus rotação de um motor alimentado por conversor de frequência. O conjugado máximo permitido é limitado pela característica do motor e pela corrente do conversor de frequência. Acima da frequência de enfraquecimento de campo f0 e da rotação n0, o motor pode operar com potência constante com um valor proporcional de 1/n. Se o valor de conjugado máximo (que é proporcional à 1/n2) atingir o valor de conjugado nominal, a potência tem de ser reduzida proporcionalmente a 1/n resultando em um conjugado proporcional a 1/n² (faixa estendida).

A rotação máxima utilizável (nmáx.) é limitada não apenas pela redução de conjugado devido ao enfraquecimento do campo em rotações superiores a n₀, mas também pela rigidez e estabilidade mecânica do rotor, pela capacidade de rotação dos mancais e por outros parâmetros mecânicos. Em baixas frequências, o conjugado disponível pode ser reduzido em motores autoventilados a fim de se evitar sobreaquecimento. Em algumas aplicações, é possível aplicar um incremento de conjugado na partida.

A figura abaixo mostra a capacidade de corrente de saída (I) do conversor de frequência.

Conforme indicado na figura acima, o tipo de resfriamento influencia a capacidade máxima de conjugado versus rotação do PDS. Motores elétricos com potência na faixa de megawatts muitas vezes têm um sistema de resfriamento composto por um circuito de resfriamento primário (geralmente tendo ar como refrigerante primário) e um circuito de resfriamento secundário (tendo ar ou água como refrigerante secundário). As perdas são transferidas do circuito primário para o secundário por meio de um trocador de calor.

Quando os fluidos refrigerantes primário e secundário são movidos por um dispositivo separado, tornando o seu fluxo independente da rotação do motor (por exemplo, IC656 conforme a NBR IEC 60034-6), a curva da figura acima para ventilação separada é aplicável. Quando o fluido refrigerante secundário é movido por um dispositivo separado e o fluido refrigerante primário é movido por um dispositivo acionado pelo eixo (por exemplo, IC81W ou IC616), a curva da figura para autorresfriamento é aplicável.

Quando os fluidos refrigerantes primário e secundário são movidos por um dispositivo acionado pelo próprio eixo do motor elétrico, o conjugado de saída não deve exceder a curva T/TN = n²/n0² e recomenda-se que a mínima rotação de operação seja ≥ 70 % da rotação nominal. Para aplicações que excedam esta faixa, o fabricante do motor deve ser consultado.

A faixa de operação de um motor alimentado por conversor de frequência pode incluir rotações que podem excitar ressonâncias em partes do estator, no eixo, no sistema de acoplamento do motor com a carga acionada, ou na própria carga acionada. Dependendo do conversor de frequência, pode ser possível evitar as frequências ressonantes. No entanto, mesmo que as frequências ressonantes sejam evitadas, a carga é acelerada através dela, caso o motor seja operado em qualquer rotação acima da rotação de ressonância.

Diminuir o tempo de aceleração pode ajudar a minimizar o intervalo de tempo em que se opera na rotação de ressonância. A faixa de operação deve ser acordada com o fabricante do motor e da máquina acionada. Como motores aplicados com conversor de frequência costumam trabalhar em uma faixa de operação e não apenas em um ponto de operação fixo, normalmente não se aplica o conceito de condição nominal de operação para esses motores.

O ponto-base de operação do motor alimentado por conversor de frequência geralmente é considerado o ponto em que o motor entrega o máximo conjugado e a máxima potência. Neste ponto, o motor opera com rotação-base, tensão-base, corrente-base, conjugado-base e potência-base, correspondendo ao ponto da figura acima em que n = n0. A máxima rotação de operação pode ser maior do que a rotação-base e, dependendo das características de tensão e frequência, a máxima tensão de operação pode exceder a tensão-base.

Para um motor elétrico operado por conversor de frequência, o fabricante deve informar os limites de rotação para operação segura nos dados de placa. Para motores de indução de gaiola de baixa tensão com partida direta, o limite de rotação para operação segura deve ser definido de acordo com a NBR 17094-1. Os critérios de sobrevelocidade para motores são especificados na NBR 17094-1, mas os ensaios de sobrevelocidade não são normalmente considerados necessários.

Os ensaios especiais, porém, podem ser realizados mediante acordo, para que se verifique a integridade do projeto do rotor em relação às forças centrífugas. Para motores alimentados por conversor de frequência, uma aceleração até uma rotação maior de que a máxima rotação de operação determinada pelo controle do conversor de frequência é improvável. Especialmente para motores grandes, geralmente é benéfico projetar o motor para uma rotação limite de 1,05 vez a rotação máxima de operação. Ensaios também podem ser realizados a 1,05 vez a rotação máxima de operação.

Deve-se considerar que, para operação em alta rotação, um balanceamento fino do rotor pode ser necessário. No caso de operação nesta condição por longos períodos, a vida dos rolamentos pode ser reduzida, requerendo redução do intervalo de relubrificação. As aplicações com regimes cíclicos são aquelas nas quais existem variações periódicas ou intermitentes de rotação e/ou carga (ver NBR 17094-1).

Vários aspectos deste tipo de aplicação afetam o motor e o conversor de frequência, como a dissipação térmica do motor é variável, dependendo da rotação e do método de resfriamento; operação acima de conjugado nominal do motor pode ser requerida para acelerar, desacelerar e atender picos de carga. Operação acima da corrente nominal aumenta o aquecimento do motor. Isso pode requerer uma classe de isolação mais elevada, um motor sobredimensionado ou a avaliação do regime de serviço para determinar se o motor possui reserva térmica suficiente para a aplicação (ver regime de serviço S10 da NBR 17094-1).

A frenagem por injeção de corrente contínua dinâmica ou regenerativa pode ser requerida para reduzir a rotação do motor. Independentemente de o motor estar fornecendo conjugado para acionar a carga, estar gerando potência reversa para o conversor de frequência devido a estar sendo acionado pela carga, ou estar fornecendo conjugado de frenagem durante a desaceleração pela aplicação de corrente contínua nos enrolamentos, o aquecimento do motor ocorre de forma aproximadamente proporcional ao quadrado da corrente enquanto aplicada. Este aquecimento deve ser incluído na análise do regime de serviço.

Além disso, os conjugados transitórios impostos no eixo pela frenagem devem ser controlados de forma que não cause danos. A IEC 61800-6 fornece informações sobre regime de carga e determinação de corrente para todo o PDS. As cargas de alto impacto são um caso especial de regime e são encontradas em certas aplicações com conjugado intermitente (por exemplo, regime de serviço S6 da NBR 17094-1).

Nestas aplicações, a carga é aplicada ou removida do motor muito rapidamente. É também possível para este conjugado de carga ser positivo (contrário à direção de rotação do motor) ou negativo (na mesma direção de rotação do motor). A carga de impacto provoca um rápido aumento ou redução na demanda de corrente do conversor de frequência. Se o conjugado for negativo, o motor pode gerar corrente de volta para o conversor de frequência. Estas correntes transitórias estressam os enrolamentos do estator e sua amplitude depende das características da carga e do dimensionamento do conversor de frequência e do motor.

A recuperação de equipamentos “Ex” para atmosferas explosivas

Entenda as instruções, principalmente de natureza técnica, sobre os serviços de reparo, revisão, recuperação e modificação de equipamentos “Ex” projetados para utilização em atmosferas explosivas; é aplicável à revisão e recuperação, as quais mitigam deficiências identificadas durante a operação, inspeção e manutenção; não apresenta orientações sobre cabos e sistemas de fiação que possam requerer revisão quando o equipamento for reinstalado; e não é aplicável ao tipo de proteção “m”.

A NBR IEC 60079-19 de 09/2020 – Atmosferas explosivas – Parte 19: Reparo, revisão e recuperação de equipamentos fornece instruções, principalmente de natureza técnica, sobre os serviços de reparo, revisão, recuperação e modificação de equipamentos “Ex” projetados para utilização em atmosferas explosivas; é aplicável à revisão e recuperação, as quais mitigam deficiências identificadas durante a operação, inspeção e manutenção; não apresenta orientações sobre cabos e sistemas de fiação que possam requerer revisão quando o equipamento for reinstalado; e não é aplicável ao tipo de proteção “m”.

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O que deve conter o relatório de serviço para o usuário?

O que deve ser feito em relação aos dispositivos de fixação dos equipamentos?

Como se deve proceder em relação às exclusões de algumas peças componentes?

Como deve ser executada a brasagem ou soldagem?

Quando um equipamento é instalado em áreas onde concentrações perigosas e quantidades de gases, inflamáveis vapores ou poeiras podem estar presentes na atmosfera, medidas de proteção são aplicadas para reduzir a possibilidade de explosão devido à ignição por arcos, centelhamento ou superfícies quentes produzidas em operação normal ou sob condições de falhas especificadas. Essa parte é complementada por outras normas aplicáveis da IEC, por exemplo, a série IEC 60034, em particular pela IEC 60034-23, e também se refere à série IEC 60079, e suas respectivas partes apropriadas para os requisitos adequados de projeto de equipamentos elétricos.

O método de proteção contra o risco de ignição de uma atmosfera explosiva fornecida por cada tipo de proteção varia de acordo com as suas respectivas características. Este documento apresenta orientações práticas para a manutenção dos tipos de proteção dos equipamentos reparados. Este documento também indica os procedimentos para reparo, revisão ou recuperação, e verificação do cumprimento contínuo do equipamento com os requisitos do certificado de conformidade ou com as normas dos tipos de proteção aplicáveis, quando um certificado de conformidade “Ex” não estiver disponível.

Pretende-se que os usuários utilizem as instalações de serviço mais adequadas para qualquer tipo de equipamento, quer sejam as instalações do fabricante ou de um reparador competente e adequadamente equipado. Este documento reconhece a necessidade de um nível de competência para reparo, revisão e recuperação de equipamentos. Alguns fabricantes podem recomendar que os equipamentos sejam reparados somente por eles.

Grande parte do conteúdo deste documento refere-se ao reparo e à revisão de máquinas elétricas. Isto é, porque eles são itens de equipamentos “Ex” reparáveis nos quais, independentemente dos tipos de proteção envolvidos, existem similaridades suficientes de construção, tornando possível a indicação de instruções mais detalhadas para seu reparo, revisão, recuperação ou modificação. As seções pertinentes desta norma são aplicáveis sobre o reparo ou recuperação destes outros tipos de proteção, mas se um componente “m” apresentar falha, ele pode somente ser substituído. Os requisitos adicionais para reparo para o tipo de proteção “m” a inda.

Os serviços de reparo ou revisão que afetem o tipo de proteção devem ser assumidos como estando em conformidade com os documentos de certificação, quando: as  peças do fabricante ou peças especificadas de acordo com a documentação indicada forem utilizadas; o reparo ou modificação forem realizados especificamente como detalhado nesta norma e nos documentos de certificação; e quando forem realizados por pessoas competentes.

Em certas circunstâncias, quando a documentação aplicável indicada não estiver disponível, então os serviços de reparos e revisões devem ser realizados nos equipamentos de acordo com esta norma e com outras normas aplicáveis para as quais os equipamentos tenham sido originalmente verificados. As etapas realizadas para obter a documentação aplicável devem ser registradas nos relatórios da empresa de serviço de reparo.

Se o equipamento tiver sido modificado, este deve estar de acordo com os requisitos de 4.3.2.6, quando um novo certificado é requerido para ser emitido, ou então o equipamento não é mais considerado adequado para utilização em áreas classificadas. Em alguns casos, de acordo com os requisitos legais, a recuperação não pode ser realizada sem documentação relevante para o equipamento do Grupo I, a menos que seja submetida a reensaios completos e que um novo certificado de equipamento “Ex” seja emitido.

Se outras técnicas de reparos ou de alterações forem realizadas e não estiverem de acordo com esta norma, então é necessário confirmar com o fabricante ou com o organismo de certificação que emitiu o certificado que o equipamento continua adequado para utilização em atmosferas explosivas. Existem evidências sobre ocorrências de equipamentos Ex “d” que passaram em ensaios de propagação com o interstício ajustado no valor máximo especificado pelo fabricante, mas que falharam no ensaio, quando ajustados para os valores máximos de interstício permitidos pela norma Ex “d”.

Como tais equipamentos não são necessariamente marcados com um sufixo “X” no número do certificado do equipamento “Ex”, não existe uma forma de conhecer se o equipamento pode ser reparado com segurança para os valores permitidos pela norma ou se o equipamento necessita ser reparado para o menor interstício especificado nos documentos de certificação. Desta forma, na ausência de documentos de certificação que mostrem os interstícios utilizados pelo fabricante, as empresas de serviços de reparo devem utilizar as orientações fornecidas pela tabela abaixo.

Convém que o usuário do equipamento “Ex” esteja ciente de qualquer legislação aplicável no que diz respeito à inspeção periódica e verificação, para assegurar que o equipamento elétrico instalado em atmosferas explosivas seja adequado para a finalidade. Convém que o usuário considere se existem equipamentos e instalações suficientes e que competências pessoais estejam disponíveis para a execução dos serviços de reparo e revisão de tais equipamentos pelo usuário, ou se é recomendada a contratação de empresa de prestação de serviços de reparo e revisão especializada.

Adicionalmente, é recomendado que as informações apresentadas ao usuário por empresas de serviços e de montagem de terceira parte sejam suficientes e que atendam aos requisitos de segurança e saúde ocupacional. O usuário é responsável pela obtenção dos certificados dos equipamentos “Ex” e de outros documentos

relacionados como parte original do acordo de compra dos equipamentos “Ex”. Convém que toda a documentação pertinente (ver 4.3.2.4.1) obtida como parte do contrato original de compra, em conjunto com os registros de quaisquer reparos, revisões ou modificações anteriores, seja mantida em prontuário de verificação e disponibilizada para as empresas de serviços.

A documentação e os registros são normalmente arquivados no prontuário das instalações do usuário durante toda a vida útil do equipamento. É do interesse do usuário que o reparador seja notificado, sempre que possível, da falha e da natureza do trabalho a ser realizado e de qualquer informação importante da aplicação, por exemplo, uma máquina elétrica alimentada por um conversor de frequência.

Convém que o usuário alerte o reparador quanto aos requisitos específicos das especificações técnicas, caso sejam suplementares às diversas normas, como, por exemplo, um grau de proteção mais elevado devido às condições ambientais da aplicação. O reparador deve ser informado de qualquer requisito legal adicional para a conformidade com o certificado do equipamento “Ex”.

A reinstalação de um equipamento reparado deve ser realizada de acordo com a NBR IEC 60079-14. É um requisito da NBR IEC 60079-14 que, antes que os equipamentos reparados ou recuperados serem recomissionados, que os cabos e os sistemas de fiação sejam verificados para assegurar que não estejam danificados e que estejam apropriados para o tipo de proteção. Requisitos específicos legais nacionais ou regionais podem ser aplicáveis às atividades de reparo ou revisão.

Convém que o usuário verifique se a empresa de serviço de reparo escolhida pode demonstrar conformidade com os requisitos desta norma e requisitos regulatórios. A entidade de serviços, que pode ser o fabricante, o usuário ou uma empresa de serviço de reparo de terceira parte, deve estar ciente sobre os requisitos legais específicos indicados na legislação nacional ou regional aplicável, que pode estabelecer critérios para atividades de reparo e revisão. As empresas de serviço de reparo devem possuir um sistema de gestão da qualidade implementado que inclua os requisitos descritos a seguir. As NBR ISO 9001 e NBR ISO/IEC 80079-34 apresentam orientações adicionais.

Cada empresa de serviço de reparo deve indicar uma “pessoa responsável” com a competência requerida (ver Anexo B) dentro da estrutura organizacional, para assumir a responsabilidade e possuir autoridade para assegurar que o equipamento “Ex” revisado ou reparado esteja de acordo com o certificado de conformidade do equipamento “Ex” e com os requisitos do usuário. A pessoa responsável indicada deve possuir conhecimentos de trabalho dos requisitos das normas dos tipos de proteção “Ex” e compreensão desta norma.

Um planejamento de processo da qualidade deve ser estabelecido, incorporando as atividades apropriadas de inspeção, diagnósticos, ensaios e procedimentos de verificação, de forma a assegurar que os serviços de reparo e revisão atendam aos requisitos funcionais e de conformidade desta norma, de outras normas aplicáveis, ou aos requisitos do certificado do equipamento “Ex”e dos documentos de certificação, de forma a serem capazes de assegurar ao usuário a adequabilidade de reinstalação do equipamento “Ex” em área classificada.

A empresa de serviço de reparo deve estabelecer procedimentos ou instruções de trabalho para os serviços de reparo e revisão de equipamentos “Ex”. A empresa de serviço de reparo deve identificar e registrar a faixa de ensaios e de precisão de medições e suas limitações para utilização nos serviços de reparo e revisão de equipamentos “Ex”. A empresa de serviço de reparo deve manter um sistema de calibração de instrumentos e equipamentos de medição de acordo com normas nacionais ou internacionais.

A empresa de serviço de reparo deve manter registros, os quais devem ser legíveis, que proporcionem a rastreabilidade dos resultados medidos com instrumentos de medição calibrados para registro de medições específicas, sendo que os registros devem ser acessíveis durante o período de manutenção especificado. Quando da condução dos serviços de medições dimensionais e elétricas, a empresa de serviço de reparo deve registrar os valores de como “recebido” e “após o reparo” nos relatórios, para referência futura.

A empresa de serviço de reparo deve estabelecer um programa interno de auditoria para avaliar a efetividade da empresa de serviço de reparo, no atendimento dos requisitos desta norma. Quando um processo de reparo pode afetar a integridade de um tipo de proteção e quando a integridade resultante pode não ser verificada após o reparo, aquele processo específico deve ser medido e monitorado para demonstrar a conformidade com os parâmetros requeridos. Quando os ensaios forem requeridos, estes devem ser executados como especificados nesta norma, ou em outras normas aplicáveis, não sendo permitidas técnicas de amostragem.

Quando equipamentos não conforme forem identificados, a empresa de serviço de reparo deve avaliar o risco, para determinar as ações corretivas necessárias e manter os registros para identificar o usuário e os detalhes completos das ações corretivas tomadas. A empresa de serviço de reparo deve possuir instalações adequadas para as atividades de reparo e revisão, bem como os equipamentos apropriados necessários, além de pessoal treinado com a competência requerida (ver Anexo B), com autoridade para executar atividades, levando em consideração os tipos de proteção “Ex” específicos envolvidos.

A empresa de serviço de reparo deve conduzir uma avaliação da situação do equipamento a ser reparado, bem como concordar com a situação esperada pelo usuário do equipamento após os serviços de reparo, e também com o escopo dos serviços a serem executados. Os serviços de reparo e revisão requerem que a empresa de serviço de reparo confirme os requisitos “Ex” relacionados com o tipo de proteção, de forma a tornar possível verificar a conformidade com os documentos da certificação ou outras normas aplicáveis, incluindo as condições específicas de utilização.

É recomendado que isto inclua a justificativa para a não execução de qualquer ensaio indicado nesta norma, que o usuário pode entender como incluso no serviço. A avaliação deve ser documentada e abordar as seções aplicáveis desta norma ao tipo de proteção “Ex” apropriado e ser incluída no relatório de serviço a ser entregue para o usuário. Tais avaliações devem ser executadas pela pessoa responsável, apoiada pelos executantes apropriados.

A pessoa responsável deve somente executar avaliações para os tipos de proteção “Ex” para as quais ela tenha demonstrado a devida competência. As atividades de reparo e revisão podem ser executadas fora da empresa de serviço de reparo, quando o sistema de gestão da qualidade permitir que trabalhos sejam executados em outros lugares, por exemplo, pela existência de procedimentos adicionais específicos para documentar os serviços externos de reparo e revisão.

Todo o pessoal diretamente envolvido com reparo ou revisão de equipamentos “Ex” deve ser competente ou supervisionado por uma pessoa responsável ou por um executante competente. As competências podem ser específicas para os tipos de trabalho. Os treinamentos e as avaliações são especificados no Anexo B. Quando um componente de um equipamento completo for retirado do local da instalação para reparo, como o rotor de uma máquina elétrica ou a tampa de um invólucro, e não for prática a realização de determinados ensaios, como requerido nesta norma ou pela norma do tipo de proteção “Ex” aplicável, o reparador deve documentar os detalhes dos ensaios que podem não ser executados e informá-los ao usuário por escrito, antes da continuidade do reparo. A empresa de serviço de reparo deve procurar obter todas as informações e dados do usuário ou fabricante para os serviços de reparo ou revisão do equipamento. Isto deve incluir informações referentes ao tipo de proteção aplicável, documentos da certificação e informações relacionadas com serviços anteriores de reparos, revisões ou modificações.

API STD 6AV2: a instalação e a manutenção de válvulas de segurança

Essa norma, editada em 2020 pelo American Petroleum Institute (API), fornece os requisitos para a instalação e a manutenção de válvulas de segurança. Estão incluídos os requisitos para receber a inspeção, a instalação, a manutenção, os reparos em campo e fora do local, procedimentos de ensaios com critérios de aceitação e relatório de falha e documentação. Os sistemas de energia e controle para válvulas de segurança não estão incluídos.

A API STD 6AV2:2020 – Installation, Maintenance, and Repair of Safety Valves (SSV, USV, and BSDV) fornece os requisitos para a instalação e a manutenção de válvulas de segurança. Estão incluídos os requisitos para receber a inspeção, a instalação, a manutenção, os reparos em campo e fora do local, procedimentos de ensaios com critérios de aceitação e relatório de falha e documentação. Os sistemas de energia e controle para válvulas de segurança não estão incluídos. A válvula de segurança, conforme usada nesta norma, denota uma válvula de superfície (surface safety valve – SSV), uma válvula de segurança subaquática (underwater safety valve – USV) ou uma válvula de desligamento de embarque (boarding shutdown valve – BSDV). O ensaio do sistema de desligamento de segurança e a sua frequência estão fora do escopo desta norma.

Conteúdo da norma

1 Escopo…………………….. ……….. 1

2 Referências normativas…………….. 1

3 Termos, definições, acrônimos e abreviações………….. 1

3.1 Termos e definições ………………………………… 1

3.2 Siglas e abreviações………………………. 2

4 Inspeção de recebimento……………………….. 3

5 Instalação, manutenção e ensaio. ……………. 3

5.1 Geral…………………………….. ……… 3

5.2 Procedimentos de trabalho………………… 3

5.3 Instalação…………………………….. …. 4

5.4 Ensaio………………………………………. 4

5.5 Manutenção…………………………… 4

6 Reparo e remanufatura…………………. 5

6.1 Reparo no campo de válvulas de segurança……… 5

6.2 Reparo/remanufatura fora do local da válvula de segurança…………. 6

7 Procedimentos de ensaio…………………………. 8

7.1 Geral……………………………….. ……… 8

7.2 Ensaio periódico de operação/pressão…… ……….. 8

7.3 Ensaio após a instalação/reparos de campo………….. 10

8 Relatório de falha…………………………… 12

8.1 Geral…………………………………. ……. 12

8.2 Relatório de falha…………………….. 12

8.3 Responsabilidades do relatório………………… 13

9 Requisitos de documentação………………………. 13

Anexo A (informativo) Cálculo de acúmulo de pressão…….. 16

Bibliografia…….. 26

Figuras

1 Folha de registro de reparo no campo de válvula de segurança……….. 6

2 Folha de dados de ensaio funcional da válvula de segurança para reparos de instalação/campo… …………………. 7

3 Folha de dados de ensaio funcional da válvula de segurança para ensaios periódicos…………………… 10

4 Lista de verificação de falha para válvulas de segurança de superfície e válvulas de segurança subaquáticas………. 15

A.1 Diagrama de fluxo de cálculo………………….. 18

Tabelas

A.1 Nomenclatura…………………… 17

A válvula de segurança é um conjunto de válvulas que fecha em caso de perda de alimentação. A arquitetura do sistema e os sistemas de energia/controle para válvulas de segurança são abordados nos documentos do sistema de segurança, como a API 14C. A válvula de segurança de superfície (SSV) ou válvula de segurança subaquática (USV) é normalmente a segunda válvula na corrente de fluxo da cabeça do poço e da árvore. Para uma instalação de superfície offshore, a válvula de desligamento de embarque (BSDV) é normalmente a segunda válvula no fluxo de fluxo, entre um sistema de produção subaquático e a instalação de superfície.

Esta edição da API 6AV2 contém algumas alterações principais em relação às edições anteriores. Foi alterado o título da norma para incluir válvulas de desligamento de embarque, que é um novo tipo de válvula de segurança no API 6A, 21ª Edição. O termo válvula de segurança substituiu SSV e USV em todo o documento. Este termo agora inclui SSV, USV e BSDV.

Os requisitos para reparos externos de válvulas de segurança agora se referem ao API 6AR. O ensaio e a possível reparação da válvula de segurança são tratados na norma. A operação completa do sistema para atender o operador e os possíveis requisitos regulamentares não são especificados. Foram adicionados os requisitos para o estabelecimento da definição do produto pelo provedor de serviços. O termo definição original do produto e os requisitos associados foram removidos.

A performance dos calibradores de nível sonoro

Saiba como é o desempenho para três classes de calibradores de nível sonoro: classe LS (Padrão de Laboratório), classe 1 e classe 2. Limites de aceitação são menores para instrumentos de classe LS e maiores para os de classe 2. 

A NBR IEC 60942 de 08/2020 – Eletroacústica — Calibradores de nível sonoro especifica os requisitos de desempenho para três classes de calibradores de nível sonoro: classe LS (Padrão de Laboratório), classe 1 e classe 2. Limites de aceitação são menores para instrumentos de classe LS e maiores para os de classe 2. Os calibradores de nível sonoro de classe LS são normalmente utilizados apenas em laboratório; calibradores de nível sonoro de classe 1 e de classe 2 são considerados calibradores de nível sonoro para uso em campo. Um calibrador de nível sonoro de classe 1 é principalmente destinado à utilização com um sonômetro de classe 1 e um calibrador de nível sonoro de classe 2 é principalmente destinado à utilização com um sonômetro de classe 2, como especificado na IEC 61672-1.

Os limites de aceitação para calibradores de nível sonoro de classe LS são baseados na utilização de um microfone padrão de laboratório, como especificado na IEC 61094-1, para demonstrações de conformidade aos requisitos deste documento. Os limites de aceitação para calibradores de nível sonoro de classe 1 e classe 2 são baseados na utilização de um microfone padrão de trabalho, como especificado na IEC 61094-4, para demonstrações de conformidade aos requisitos deste documento.

Para promover a consistência de teste de calibradores de nível sonoro e facilidade de uso, este documento contém três anexos normativos – Anexo A “Testes de aprovação de modelo”, Anexo B “Testes periódicos”, Anexo C “Relatório de aprovação de modelo”, e dois anexos informativos – Anexo D “Relação entre intervalo de tolerância, intervalo de aceitação e a máxima incerteza de medição permitida correspondentes” e Anexo E “Exemplos de avaliações da conformidade às especificações deste documento”.

Este documento não inclui requisitos para equivalência a níveis de pressão sonora em campo livre ou em incidência aleatória, como aqueles que podem ser usados no ajuste global de sensibilidade de um sonômetro. Um calibrador de nível sonoro pode fornecer outras funções, por exemplo, pulsos tonais. Os requisitos para essas outras funções não estão incluídos neste documento.

Acesse algumas questões relacionadas a essas normas GRATUITAMENTE no Target Genius Respostas Diretas:

Quais são os limites de aceitação para nível de pressão sonora e flutuação de nível de curta duração, nas condições ambientais de referência e em torno delas?

Quais são os limites de aceitação para frequência nas condições ambientais e em torno delas?

Qual é a máxima distorção total + ruído?

Quais são os limites das descargas eletrostáticas para os calibradores?

O calibrador de nível sonoro é um dispositivo que gera uma pressão sonora senoidal de frequência e nível de pressão sonora especificados, quando acoplados a modelos especificados de microfone em configurações especificadas. O pistonfone é um calibrador de nível sonoro no qual a pressão sonora é gerada pelo movimento de um ou mais pistões em um volume constante de ar, criando uma velocidade volumétrica bem definida. Os calibradores de nível sonoro são projetados para produzir um ou mais níveis de pressão sonora conhecidos em uma ou mais frequências especificadas, quando acoplados a modelos especificados de microfone em configurações especificadas, por exemplo, com ou sem grade de proteção.

O nível de pressão sonora gerado por alguns calibradores de nível sonoro depende da pressão estática. Os calibradores de nível sonoro têm duas aplicações principais: a determinação da sensibilidade à pressão eletroacústica de modelos especificados de microfone em configurações especificadas; e a verificação ou ajuste da sensibilidade global dos dispositivos ou sistemas de medição acústica. As condições ambientais de referência para especificar o desempenho de um calibrador de nível sonoro são: temperatura do ar 23 °C; pressão estática do ar 101,325 kPa; umidade relativa 50 %.

Um calibrador de nível sonoro em conformidade com os requisitos deste documento deve ter as características descritas na Seção 5. Os adaptadores podem ser fornecidos para acoplar mais de um modelo de microfone. Para efeitos deste documento, qualquer adaptador é uma parte integrante do calibrador de nível sonoro. O calibrador de nível sonoro deve cumprir com os requisitos deste documento para uma ou mais combinações disponíveis de nível de pressão sonora e frequência.

Um calibrador de nível sonoro multinível e multifrequência deve estar em conformidade com os requisitos para a mesma designação de classe para todas as combinações de nível de pressão sonora e frequência para as quais o manual de instruções declara que o instrumento está em conformidade com os requisitos deste documento. A conformidade com os requisitos deste documento não pode ser declarada para configurações de nível de pressão sonora e frequência para as quais este documento não fornece limites de aceitação.

Ao longo deste documento, onde é feita referência a uma classe específica de calibrador de nível sonoro, todas as designações sob essa classe são incluídas, a menos que indicado de outra forma. Os calibradores de nível sonoro de classe LS devem ser fornecidos com um certificado de calibração individual contendo as informações requeridas em 6.2. Para calibradores de nível sonoro de classe 1 e de classe 2, os níveis de pressão sonora especificados e as frequências especificadas devem ser fornecidas no manual de instruções. Cada nível especificado deve ser definido em termos de um nível absoluto.

Os pistonfones de classe LS e de classe 1 que requerem correções para influência da pressão estática para cumprirem com as especificações para a classe apropriada devem ter a letra “M” adicionada à sua designação de classe. As classes e designações permitidas estão descritas na tabela abaixo. Os calibradores de nível sonoro designados como de classe LS/M e de classe 1/M não podem requerer correções para quaisquer das outras condições ambientais para alcançar os requisitos especificados para a classe apropriada.

Para calibradores de nível sonoro de classe LS/M e classe 1/M, as correções de pressão estática, necessárias para que o calibrador de nível sonoro esteja em conformidade com os requisitos deste documento, devem ser declaradas no manual de instruções, juntamente com as incertezas de medição correspondentes a uma probabilidade de abrangência de 95%. Os calibradores de nível sonoro designados como de classe LS/M também podem reivindicar conformidade com os requisitos para um calibrador de nível sonoro designado como de classe 1/M, se atenderem completamente às especificações descritas neste documento para ambas as classes de calibrador de nível sonoro.

Os calibradores de nível sonoro, além daqueles designados como classe LS/M ou classe 1/M, não podem requerer correções para qualquer condição ambiental para que estejam em conformidade com os requisitos da classe aplicável. Os calibradores de nível sonoro designados como classe LS/M e classe 1/M devem ser fornecidos com um barômetro, ou o fabricante deve declarar as especificações no manual de instruções para qualquer barômetro a ser usado.

Uma declaração deve ser incluída no manual de instruções, fornecendo a incerteza da medição da pressão estática requerida, para uma probabilidade de abrangência de 95%, para que a capacidade de um calibrador de nível sonoro classe LS/M ou classe 1/M não seja afetada e esteja em conformidade com os requisitos para a classe aplicável. Um calibrador de nível sonoro classe LS/M é normalmente utilizado apenas em laboratório, onde entende-se que um dispositivo adequado esteja disponível para medir a pressão estática.

Alguns barômetros fornecem os dados diretamente na forma a ser utilizada para corrigir os níveis de pressão sonora medidos para a pressão estática de referência. Se uma orientação específica do calibrador de nível sonoro for para ser utilizada para estar em conformidade com os requisitos deste documento, esta orientação deve ser indicada no calibrador de nível sonoro ou a indicação no calibrador de nível sonoro deve referir-se ao manual de instruções, que deve indicar a orientação necessária.

Todos os requisitos de desempenho referem-se ao funcionamento do calibrador de nível sonoro após a estabilização do acoplamento do microfone e do calibrador de nível sonoro, e após o nível de pressão sonora e a frequência terem estabilizado. O tempo necessário para estabilizar o nível de pressão sonora e a frequência, que começa quando o calibrador de nível sonoro é ligado com o microfone acoplado a ele, deve ser indicado no manual de instruções e não pode exceder 30 s para qualquer combinação aplicável de condições ambientais especificadas em 5.5.

Quando esse tempo de estabilização exceder 10 s, um indicador deve ser fornecido para mostrar quando a saída do calibrador de nível sonoro estiver estabilizada. Informações sobre o funcionamento deste indicador devem ser fornecidas no manual de instruções. Se os testes descritos no Anexo A requererem que o calibrador de nível sonoro opere por mais tempo do que o tempo normal de operação, o fabricante deve fornecer informações no manual de instruções para descrever como isso pode ser alcançado.

Aqueles componentes de um calibrador de nível sonoro que não se destinam a ser acessíveis ao usuário devem ser protegidos por marcações ou por um mecanismo que torne esses componentes inacessíveis. Em 5.3 a 5.9, os limites de aceitação são fornecidos para valores permitidos de desvios medidos a partir das metas de projeto. Para laboratórios, as máximas incertezas de medição permitidas para uma probabilidade de abrangência de 95% são apresentadas no Anexo A.

O Anexo D descreve a relação entre o intervalo de tolerância, o intervalo de aceitação e a máxima incerteza de medição permitida correspondentes. Os limites de aceitação fornecidos para calibradores de nível sonoro classe LS também se aplicam aos calibradores de nível sonoro designados como classe LS/M. Os limites de aceitação fornecidos para os calibradores de nível sonoro classe 1 também se aplicam aos calibradores de nível sonoro designados como classe 1/M.

A conformidade com uma especificação de desempenho é demonstrada quando os seguintes critérios forem satisfeitos: os desvios medidos a partir das metas de projeto não excederem o limite de aceitação aplicável e a incerteza de medição correspondente não exceder a máxima incerteza de medição permitida correspondente dada no Anexo A para uma probabilidade de abrangência de 95%. Se a incerteza de uma medição realizada pelo laboratório, calculada para uma probabilidade de abrangência de 95 %, exceder o valor máximo permitido dado no Anexo A, a medição não pode ser usada para demonstrar a conformidade com os requisitos deste documento.

O Anexo E fornece exemplos de avaliação de conformidade com as especificações deste documento. A total conformidade com este documento só é demonstrada quando o modelo de calibrador de nível sonoro tiver demonstração de conformidade com os requisitos deste documento para aprovação de modelo, quando testado de acordo com o Anexo A, e uma amostra individual de calibrador de nível sonoro tiver demonstração de conformidade com os requisitos deste documento para testes periódicos, quando testado de acordo com o Anexo B.

O manual de instruções do calibrador de nível sonoro pode fornecer informações para permitir o projeto de adaptadores para serem utilizados com o calibrador de nível sonoro. Esses dados de projeto devem incluir todas as informações necessárias para criar um adaptador que possa ser utilizado com o calibrador de nível sonoro especificado de uma maneira que mantenha o desempenho da classe especificada.

Quando esses dados de projeto são fornecidos, o manual de instruções deve especificar a distância de inserção e o diâmetro mínimo do microfone no qual a vedação ocorrerá. Todos os níveis de pressão sonora especificados devem ser declarados no manual de instruções com uma resolução melhor ou igual a 0,1 dB. Todos os requisitos e limites de aceitação especificados neste documento estão relacionados ao nível da pressão sonora produzida no diafragma do microfone inserido.

O nível de pressão sonora principal do calibrador de nível sonoro deve ser de no mínimo 90 dB e 20 μPa, quando o calibrador de nível sonoro for aplicado aos modelos de microfone nas configurações especificadas no manual de instruções. O valor absoluto da diferença entre um nível de pressão sonora medido e o nível de pressão sonora especificado correspondente não pode exceder os limites de aceitação indicados na Tabela 2 (disponível na norma) para a classe do calibrador de nível sonoro. Para calibradores de nível sonoro com designação de classe LS/M ou 1/M, o nível medido deve ser corrigido para pressão estática, se necessário, para a pressão estática do ar de referência dada na Seção 4.

Estes limites de aceitação se aplicam a medições feitas em condições ambientais de referência dentro das seguintes faixas: de 97 kPa a 105 kPa, de 20 °C a 26 °C e de 40% a 65% de umidade relativa do ar. A flutuação do nível de pressão sonora deve ser medida utilizando a ponderação temporal F (constante de tempo nominal de 125 ms, conforme especificado na IEC 61672-1), pela determinação da média e dos níveis máximo e mínimo gerados durante um período de 60 s de operação do calibrador de nível sonoro, amostrando pelo menos 30 vezes. O valor absoluto da diferença entre cada um dos níveis máximo e mínimo medidos e o valor médio não podem exceder, cada um, os limites de aceitação de flutuação do nível de curta duração indicados na Tabela 2 para a classe do calibrador de nível sonoro.

Estes limites de aceitação de flutuação de nível de curta duração aplicam-se às medições feitas nas condições ambientais de referência, e em condições próximas, dentro dos intervalos especificados em 5.3.2. Quando um calibrador de nível sonoro é operado por um período maior que 60 s, por exemplo, ao medir o desempenho de outros instrumentos, como sonômetros, é necessário estabelecer a flutuação de nível durante o período de tempo mais longo.

Nenhuma especificação é fornecida neste documento para um período maior de tempo de operação. Em frequências mais baixas, mesmo para um sinal estável, uma flutuação de nível de curta duração maior que zero será indicada pelo método de medição especificado. Isso é causado pela variação na pressão sonora instantânea e pela média de tempo limitado pela ponderação temporal F especificada. Os limites de aceitação para a flutuação de nível de curta duração são aumentados em frequências mais baixas para permitir esse fenômeno.

IEC TR 63164-2: a confiabilidade de dispositivos e sistemas de automação industrial

Esse relatório técnico (Technical Report – TR), editado em 2020 pela International Electrotechnical Commission (IEC), fornece a orientação sobre o cálculo de dados de confiabilidade de sistemas de automação que podem ser simplificados como estrutura em série, paralela ou mista com base em dados de confiabilidade de dispositivos únicos e / ou subsistemas, e na forma de apresentar os dados.

A IEC TR 63164-2: 2020 – Reliability of industrial automation devices and systems – Part 2: System reliability fornece a orientação sobre o cálculo de dados de confiabilidade de sistemas de automação que podem ser simplificados como estrutura em série, paralela ou mista com base em dados de confiabilidade de dispositivos únicos e / ou subsistemas, e na forma de apresentar os dados. Esse procedimento é direcionado apenas à confiabilidade dos sistemas de automação, mas não aos sistemas que incorporam sistemas de automação, por exemplo, planta de processo.

A confiabilidade está incluída na segurança do equipamento e este documento se concentra principalmente nas falhas de hardware aleatórias que afetam a confiabilidade. Confiabilidade é usada como um termo coletivo para as características de qualidade relacionadas ao tempo de um item e inclui, adicionalmente, disponibilidade, recuperabilidade, capacidade de manutenção, desempenho de suporte de manutenção e, em alguns casos, outras características como durabilidade, proteção e segurança, que não são no âmbito deste relatório técnico.

Conteúdo da norma

PREFÁCIO………………….. 3

INTRODUÇÃO……………… 5

1 Escopo …………………… 6

2 Referências normativas…… 6

3 Termos, definições e termos abreviados ……6

3.1 Termos e definições……………………. 6

3.2 Termos abreviados…………………….. 9

4 Confiabilidade do sistema………… 9

5 Cálculo da confiabilidade do sistema…………………… 9

5.1 Geral…………….. 9

5.2 Forma para apresentar dados de confiabilidade……….. 10

5.3 Estruturas e cálculos…………………………… 10

5.3.1 Fórmulas básicas…………………………. 10

5.3.2 Estruturas em série……………………… 11

5.3.3 Estruturas paralelas…………………….. 12

5.3.4 Estruturas mistas………………………….. 13

5.3.5 Resumo…………………………….. ……. 14

Anexo A (informativo) Exemplos de sistemas de automação típicos…………………….15

A.1 Geral……………. …………….. 15

A.2 Exemplo para estrutura em série do sistema de automação de processo…………………… 15

A.3 Exemplo para estrutura mista de subsistema de automação de processo…………………… 16

Anexo B (informativo) Métodos para melhorar a confiabilidade do sistema……………….. … 18

B.1 Geral …………. …………….. 18

B.2 Métodos para reduzir a falha sistemática…………………. 18

B.2.1 Geral…………………………. ……… 18

B.2.2 Medidas para evitar falha sistemática…………… 18

B.2.3 Medidas para controlar a falha sistemática………. 18

B.3 Método de redução de falha aleatória de hardware……. 19

B.3.1 Projeto tolerante a falhas………………………………. 19

B.3.2 Projeto de prevenção de erros…………………….. 19

B.3.3 Projeto de desclassificação do sistema…………………. 19

Bibliografia…………….. ………………….. 21

Figura 1 – Diagrama de blocos de confiabilidade em série…………………………. 11

Figura 2 – Diagrama de blocos de confiabilidade paralela……………………… 12

Figura 3 – Diagrama de blocos de confiabilidade em série paralela geral (redundância)…………………. 13

Figura 4 – Reduzir a estrutura mista………………….. 13

Figura A.1 – Um sistema de automação de processo típico (fundição de alumínio) ……………….. 15

Figura A.2 – Diagrama de blocos para sistema de automação de fundição de alumínio……………………… 16

Figura A.3 – Processo de sedimentação e lavagem para sistema de automação da fundição de alumínio ………. 16

Figura A.4 – Diagrama de blocos para o processo de assentamento e lavagem………………………. ………. 17

No contexto da manufatura inteligente, novos modos de produção, como customização em massa com base em fábricas interconectadas, requerem interconexão em tempo real, comutação frequente e integração em diferentes níveis. Portanto, a confiabilidade é um requisito importante para os sistemas de automação nas fábricas. Dados de confiabilidade de sistemas de automação são a base para o planejamento de manutenção, por exemplo manutenção de estoque de peças de reposição de uma linha de produção.

Um sistema de automação geralmente consiste em vários dispositivos ou máquinas diferentes que são usados em série, em paralelo ou mistos. Este relatório técnico fornece orientação para o integrador de sistema sobre como avaliar a confiabilidade de tais sistemas inteiros. Este relatório é a segunda parte da série. Esta parte se concentra no cálculo das taxas de falha ou valores de confiabilidade para sistemas com base em taxas de falha ou valores de confiabilidade de dispositivos individuais, dependendo da estrutura do sistema.

Isso é necessário para que os integradores de sistema ou projetistas possam calcular a confiabilidade de um sistema inteiro a partir dos valores de confiabilidade de dispositivos individuais (consulte IEC TS 63164-1). As partes da série IEC 63164 são: Parte 1: Garantia de dados de confiabilidade de dispositivos de automação e especificação de sua fonte; Parte 2: Confiabilidade do sistema. As partes futuras poderão incluir os seguintes assuntos: coleta de dados de confiabilidade para dispositivos de automação em campo; e um guia do usuário.

As especificações para a fabricação dos cabos ópticos internos

Deve-se entender os requisitos para a fabricação dos cabos ópticos internos. Estes cabos são indicados exclusivamente para instalações internas, interligando cabos ópticos externos às instalações internas comerciais, industriais e residenciais.

A NBR 14771 de 07/2020 – Cabo óptico interno — Especificação especifica os requisitos para a fabricação dos cabos ópticos internos. Estes cabos são indicados exclusivamente para instalações internas, interligando cabos ópticos externos às instalações internas comerciais, industriais e residenciais.

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Qual é o código de cores das unidades básicas, dos elementos ópticos e dos cordões ópticos?

Quais são as cores das fibras ópticas?

Como deve ser executado o revestimento externo?

Quais devem ser os requisitos ópticos desses cabos?

O cabo óptico interno é um conjunto constituído por unidades básicas de cordões ópticos, elementos ópticos ou fibras ópticas, elemento de tração dielétrico, eventuais enchimentos e núcleo seco, protegidos por uma capa externa de material termoplástico retardante à chama. prontos satisfaçam os requisitos especificados nesta norma. Os cabos ópticos internos são designados pelo seguinte código: CFOI – X – Y – Z – W, onde CFOI é o cabo óptico interno; X é o tipo de fibra óptica, conforme a tabela abaixo; Y é a formação do núcleo, conforme a tabela abaixo; Z é o número de fibras ópticas, conforme a tabela abaixo; W é o grau de proteção do cabo quanto ao comportamento frente à chama, conforme a tabela abaixo e ao comportamento frente à chama.

Os materiais constituintes dos cabos ópticos internos devem ser dielétricos. Os materiais utilizados na fabricação do cabo devem ser compatíveis entre si. Os materiais utilizados na fabricação dos cabos com função estrutural devem ter suas características contínuas ao longo de todo o comprimento do cabo.

As fibras ópticas tipo multimodo índice gradual, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 13487. As fibras ópticas tipo monomodo com dispersão normal, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 13488. As fibras ópticas tipo monomodo com dispersão deslocada e não nula, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 14604.

As fibras ópticas tipo monomodo com baixa sensibilidade à curvatura, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 16028. Não são permitidas emendas nas fibras ópticas durante o processo de fabricação do cabo. O núcleo deve ser constituído por unidades básicas de fibras ópticas, cordões ópticos ou elementos ópticos. Os cabos ópticos internos devem ser fabricados com unidades básicas de 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 36 ou 48 fibras ópticas. O núcleo deve ser constituído por unidades básicas.

As unidades básicas devem ser dispostas em elementos de proteção adequados, de modo a atender aos requisitos especificados nesta norma. Os elementos de proteção podem ser constituídos por tubos de material polimérico encordoados em uma ou mais coroas ou de forma longitudinal. Os elementos de proteção encordoados devem ser reunidos com passo e sentido escolhidos pelo fabricante, de modo a satisfazer as características previstas nesta norma.

No caso de cabos ópticos constituídos por elementos de proteção encordoados dispostos em mais de uma coroa, opcionalmente estas coroas podem ser separadas por fitas, a fim de facilitar a sua identificação. É recomendado que os cabos ópticos compostos por elementos de proteção de até 12 fibras ópticas sejam constituídos por unidades básicas, onde cada unidade pode conter duas ou seis fibras ópticas. Para os cabos ópticos de 18 a 36 fibras ópticas, constituídos por unidades básicas, é recomendado que cada unidade contenha seis ou 12 fibras ópticas.

Para os cabos ópticos de 48 a 288 fibras ópticas, constituídos por unidades básicas, é recomendado que cada unidade contenha 12 ou 24 fibras ópticas. Para os cabos ópticos superiores a 288 fibras ópticas, constituídos por unidades básicas, é recomendado que cada unidade contenha 24, 36 ou 48 fibras ópticas. Para o núcleo constituído por fibras ópticas dispostas em tubo único (central loose tube), a construção deve conter um único tubo central de material polimérico contendo uma ou mais unidades básicas.

Os cabos ópticos de até 48 fibras ópticas devem ser constituídos por fibras ópticas reunidas. Os cabos ópticos acima de 48 até 72 fibras ópticas devem ser constituídos por unidades básicas. Para o núcleo constituído por unidades básicas de cordões ópticos monofibra, o cordão óptico deve ser conforme a NBR 14106. A unidade básica de cordões ópticos deve ser constituída por até 12 cordões agrupados e deve ser identificada das unidades básicas, dos elementos ópticos e dos cordões ópticos.

Os cabos de até 12 fibras ópticas devem ser constituídos por cordões ópticos reunidos. Para cabos de 18 a 36 fibras ópticas, é recomendado que cada unidade básica contenha seis cordões ópticos. Para cabos ópticos de 48 a 72 fibras, é recomendado que cada unidade básica contenha 12 cordões ópticos. O cordão óptico deve ser conforme a NBR 14106.

A unidade básica de cordões ópticos deve ser constituída por até 12 cordões agrupados e deve ser identificada conforme essa norma e os cabos de até 12 fibras ópticas devem ser constituídos por um ou mais cordões ópticos. Para cabos de 18 a 288 fibras ópticas, é recomendado que cada unidade básica contenha seis ou 12 cordões ópticos.

Para o núcleo constituído por unidades básicas de elementos ópticos, a unidade básica de elementos ópticos deve ser constituída por até 12 elementos agrupados e deve ser identificada conforme essa norma. Os cabos de até 12 fibras ópticas devem ser constituídos por elementos ópticos reunidos. Para cabos de 18 a 36 fibras ópticas, é recomendado que cada unidade básica contenha seis elementos ópticos.

Para cabos ópticos de 48 a 144 fibras, é recomendado que cada unidade básica contenha 12 elementos ópticos. Podem ser colocados enchimentos de material polimérico compatível com os demais materiais do cabo, a fim de formar o núcleo cilíndrico. No núcleo do cabo pode haver uma identificação legível e indelével, contendo impressos o nome do fabricante e o ano de fabricação, em intervalos não superiores a 50 cm, ao longo do eixo do cabo.

Sobre o revestimento externo devem ser gravados o nome do fabricante, a designação do cabo, o número do lote e o ano de fabricação, de forma legível e indelével, em intervalos de 1 m ao longo do eixo do cabo. A pedido do comprador, podem ser impressas informações adicionais. A marcação métrica sequencial deve ser feita em intervalos de 1 m ao longo do revestimento externo do cabo óptico interno. A marcação deve ser feita com algarismos de altura, forma, espaçamento e método de gravação ou impressão tais que se obtenha legibilidade perfeita e permanente. Não são permitidas marcações ilegíveis adjacentes.

Na medida da marcação do comprimento ao longo do eixo do cabo, é tolerada uma variação para menos de até 0,5%, não havendo restrição de tolerância para mais. A marcação inicial deve ser feita em contraste com a cor da capa do cabo, sendo preferencialmente azul ou preta para cabos de cores claras, e branca para cabos de cores escuras ou em relevo. Se a marcação não satisfizer os requisitos anteriores, é permitida a remarcação na cor amarela.

A remarcação deve ser feita de forma a não se sobrepor à marcação inicial defeituosa. Cada lance de cabo deve ser fornecido acondicionado em um carretel de madeira com diâmetro mínimo do tambor de 22 vezes o diâmetro externo do cabo. A largura total do carretel não pode exceder 1,5 m e a altura total não pode ser superior a 2,1 m.

Os carretéis devem conter um número de voltas tal que entre a camada superior e as bordas dos discos laterais exista um espaço livre mínimo de 6 cm. Os carretéis utilizados devem estar conforme a NBR 11137. As extremidades do cabo devem ser solidamente presas à estrutura do carretel, de modo a não permitir que o cabo se solte ou se desenrole durante o transporte.

A extremidade interna do cabo na bobina deve estar protegida para evitar danos durante o transporte, ser acessível para ensaios, possuir um comprimento livre de no mínimo 2 m e ser acomodada com diâmetro de no mínimo 22 vezes o diâmetro externo do cabo. Após efetuados todos os ensaios requeridos para o cabo, as extremidades do lance devem ser fechadas, a fim de prevenir a entrada de umidade. Cada lance do cabo óptico interno deve ter um comprimento nominal de 1.000 m, podendo, a pedido do comprador, ser fornecido em comprimento específico. A tolerância de cada lance deve ser de + 3%, não sendo admitidos comprimentos inferiores ao especificado.

Devem ser identificadas em cada bobina, com caracteres perfeitamente legíveis e indeléveis, as seguintes informações: nome do comprador; nome do fabricante; número da bobina; designação do cabo; comprimento real do cabo na bobina, expresso em metros (m); massa bruta e massa líquida, expressas em quilogramas (kg); uma seta ou marcação apropriada para indicar o sentido em que o cabo deve ser desenrolado; identificação de remarcação, quando aplicável. O transporte, armazenamento e utilização das bobinas dos cabos ópticos internos devem ser feitos conforme a NBR 7310.

Os requisitos dos cabos ópticos protegidos contra o ataque de roedores

Saiba como deve ser a fabricação dos cabos ópticos dielétricos protegidos contra o ataque de roedores. Os cabos com revestimento NR ou RC são indicados para instalações subterrâneas aplicadas em linhas de dutos e em instalações aéreas, espinado junto ao mensageiro.

A NBR 14773 de 07/2020 – Cabo óptico dielétrico protegido contra o ataque de roedores para aplicação subterrânea em duto ou aérea espinado — Especificação especifica os requisitos para a fabricação dos cabos ópticos dielétricos protegidos contra o ataque de roedores. Os cabos com revestimento NR ou RC são indicados para instalações subterrâneas aplicadas em linhas de dutos e em instalações aéreas, espinado junto ao mensageiro. Os cabos com revestimento COG, COR, COP ou LSZH são utilizados apenas para instalações subterrâneas em dutos ou internas. Um cabo óptico dielétrico protegido contra o ataque de roedores para aplicação subterrânea em duto ou aérea espinado é um conjunto constituído por fibras ópticas monomodo ou multimodo de índice gradual, revestidas em acrilato, com elemento (s) de proteção da (s) unidade (s) básica (s), eventuais enchimentos; com elemento (s) de proteção da (s) unidade (s) básica (s) e núcleo resistente à penetração de umidade, e protegidos por revestimento interno de material termoplástico, uma barreira resistente à ação de roedores e revestimento externo de material termoplástico.

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Como pode ser definido o material hidroexpansível?

Qual é o código de cores das unidades básicas?

Quais são as cores das fibras ópticas?

Como deve ser executada a barreira resistente à ação de roedores?

Como deve ser feita a marcação métrica sequencial?

Na fabricação dos cabos ópticos dielétricos protegidos contra o ataque de roedores para aplicação em linhas de dutos ou aérea espinado, devem ser observados processos de modo que os cabos prontos satisfaçam os requisitos especificados nesta norma. Os cabos ópticos dielétricos protegidos contra o ataque de roedores para aplicação em linhas de dutos ou aérea espinado são designados pelo seguinte código: CFOA – X – Y – W – Z – K, onde CFOA é o cabo com fibra óptica revestida em acrilato; X é o tipo de fibra óptica, conforme a tabela abaixo; Y é a aplicação do cabo e formação do núcleo, conforme a tabela abaixo; W é o tipo de barreira à penetração de umidade, conforme a tabela abaixo; Z é o número de fibras ópticas, conforme a tabela abaixo. Outras quantidades de fibras por cabo podem ser adotadas, sendo objeto de acordo entre o comprador e o fornecedor. K é o grau de proteção do cabo quanto ao comportamento frente à chama, conforme a tabela abaixo e especificado em 5.2.7 (Comportamento frente à chama). A gravação do termo NR é facultativa.

Os materiais constituintes dos cabos ópticos dielétricos protegidos contra o ataque de roedores para aplicação em linhas de dutos ou aérea espinado devem ser dielétricos. Os materiais utilizados na fabricação do cabo devem ser compatíveis entre si. Os materiais utilizados na fabricação dos cabos com função estrutural devem ter as suas características contínuas ao longo de todo o comprimento do cabo. As fibras ópticas tipo multimodo de índice gradual, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 13487.

As fibras ópticas tipo monomodo com dispersão normal, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 13488. As fibras ópticas tipo monomodo com dispersão deslocada e não nula, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 14604. As fibras ópticas tipo monomodo com baixa sensibilidade a curvatura, utilizadas na fabricação dos cabos, devem estar conforme a NBR 16028.

Não são permitidas emendas nas fibras ópticas durante o processo de fabricação do cabo. O núcleo deve ser constituído por unidades básicas. Os cabos ópticos devem ser fabricados com unidades básicas de 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 36 ou 48 fibras ópticas. As unidades básicas devem ser dispostas em elementos de proteção adequados, de modo a atender aos requisitos especificados nesta norma.

Os elementos de proteção podem ser constituídos por tubos de material polimérico encordoados em uma ou mais coroas, ou de forma longitudinal. Os elementos de proteção encordoados devem ser reunidos com passo e sentido escolhidos pelo fabricante, de modo a satisfazer as características previstas nesta norma. Podem ser colocados enchimentos de material polimérico compatível com os demais materiais do cabo, a fim de formar um núcleo cilíndrico.

No caso de cabos ópticos constituídos por elementos de proteção encordoados dispostos em mais de uma coroa, opcionalmente estas coroas podem ser separadas por fitas, a fim de facilitar a sua identificação. O núcleo pode ser constituído por um único elemento de proteção central de material polimérico. É recomendado que cabos ópticos compostos por elementos de proteção encordoados de até 12 fibras ópticas sejam constituídos por unidades básicas, onde cada unidade pode conter 2 ou 6 fibras ópticas.

É recomendado que cabos ópticos compostos por elementos de proteção encordoados de 18 a 36 fibras ópticas sejam constituídos por unidades básicas, onde cada unidade pode conter 6 ou 12 fibras ópticas. É recomendado que cabos ópticos compostos por elementos de proteção encordoados de 48 a 288 fibras ópticas sejam constituídos por unidades básicas, onde cada unidade pode conter 12 ou 24 fibras ópticas. É recomendado que cabos ópticos compostos por elementos de proteção encordoados com capacidade superior a 288 fibras ópticas sejam constituídos por unidades básicas onde cada unidade pode conter 24, 36 ou 48 fibras ópticas.

Os elementos de proteção das unidades básicas devem ser preenchidos com composto não higroscópico ou com materiais hidroexpansíveis que assegurem o enchimento dos espaços intersticiais. O núcleo do cabo óptico geleado deve ser preenchido com composto não higroscópico que assegure o enchimento dos espaços intersticiais e limite a penetração e propagação de umidade no interior do cabo. O núcleo do cabo óptico seco deve ser protegido com materiais hidroexpansíveis, de forma a assegurar a sua resistência à penetração de umidade.

Os compostos de preenchimento e os materiais hidroexpansíveis devem ser homogêneos e inodoros, e devem permitir a identificação visual das partes componentes do cabo. Os compostos de preenchimento e os materiais hidroexpansíveis devem ser livres de impurezas, partículas metálicas ou outros materiais estranhos.

Os compostos de preenchimento e os materiais hidroexpansíveis devem ser facilmente removíveis e não tóxicos, e não podem provocar danos ao operador. Os compostos de preenchimento e os materiais hidroexpansíveis devem apresentar características que não degradem os componentes do cabo. O núcleo do cabo óptico deve ser protegido termicamente, de modo que sejam evitados danos às fibras ópticas e às unidades básicas, não permitindo a adesão entre elas, provocada pela transferência de calor durante a aplicação dos revestimentos.

IEC 62003: os ensaios de compatibilidade eletromagnética em equipamentos em usinas nucleares

Essa norma internacional, publicada em 2020 pela International Electrotechnical Commission (IEC), estabelece os requisitos para os ensaios de compatibilidade eletromagnética de instrumentação, controle e equipamentos elétricos fornecidos para uso em sistemas importantes para a segurança em usinas nucleares e outras instalações nucleares.

A IEC 62003:2020 – Nuclear power plants – Instrumentation, control and electrical power systems – Requirements for electromagnetic compatibility testing estabelece os requisitos para os ensaios de compatibilidade eletromagnética de instrumentação, controle e equipamentos elétricos fornecidos para uso em sistemas importantes para a segurança em usinas nucleares e outras instalações nucleares. O documento lista as normas IEC aplicáveis, principalmente a série IEC 61000, que definem os métodos gerais de ensaio e fornece os parâmetros e critérios específicos da aplicação necessários para garantir que os requisitos de segurança nuclear sejam atendidos.

Esta segunda edição cancela e substitui a primeira edição publicada em 2009. Esta edição inclui várias alterações técnicas significativas em relação à edição anterior. Por exemplo, o título foi modificado, o escopo foi expandido para abranger as considerações de compatibilidade eletromagnética magnética (electromagnetic magnetic compatibility – EMC) para equipamentos elétricos e passou a fornecer orientação para abordar o uso da tecnologia sem fio.

O texto buscou aprimorar a descrição do ambiente eletromagnético para fornecer esclarecimentos ao selecionar níveis de ensaios personalizados ou para isenções de ensaio, incluiu as informações de exemplo a serem contidas em um plano de ensaio de EMC e passou a fornecer as orientações para a caracterização do ambiente eletromagnético no ponto de instalação dentro de uma instalação nuclear.

Conteúdo da norma

PREFÁCIO…………………… 4

INTRODUÇÃO ……………… 6

1 Escopo……………………… 8

2 Referências normativas…………. 8

3 Termos e definições…………….. 10

4 Termos abreviados………. …….. 11

5 Requisitos do ensaio de EMC……… 12

6 Ambiente eletromagnético………… 13

7 Ensaio de imunidade…….. ……….. 15

7.1 Geral…………………. …………… 15

7.2 Aplicabilidade……………… …….. 15

7.3 Incerteza da medição…………….. 15

7.4 Requisitos do ensaio………………. 16

7.5 Considerações sobre ensaios de imunidade para tecnologia sem fio……………. 19

8 Ensaio de emissões……………….. ……… 20

9 Considerações sobre o ensaio………. …… 21

10 Documentação do relatório de ensaio……………. 22

Anexo A (normativo) Critérios de qualidade funcional de I&C nuclear e ESE elétrica para imunidade…………….. 23

Anexo B (informativo) Características de qualidade que definem a classificação de severidade do ambiente eletromagnético nos locais onde I&C nuclear e energia elétrica do equipamento de força deve ser instalado……………. 24

Anexo C (informativo) Explicação dos graus de severidade dos ensaios para EMC…………………. 27

C.1 Geral…………….. …………….. 27

C.2 Imunidade a descargas eletrostáticas de acordo com a IEC 61000-4-2…………….. 27

C.3 Imunidade ao campo eletromagnético de radiofrequência de acordo com a IEC 61000-4-3 (ou IEC 61000-4-20) …….27

C.4 Imunidade a transientes elétricos rápido/rajadas de acordo com a IEC 61000-4-4……………. 28

C.5 Imunidade a surtos de distúrbios de grande energia, de acordo com a IEC 61000-4-5 ……… 28

C.6 Imunidade a distúrbios induzidos por campos de radiofrequência de acordo com a IEC 61000-4-6……………… 28

C.7 Imunidade ao campo magnético da frequência de potência de acordo com a IEC 61000-4-8…………. 28

C.8 Imunidade ao pulso do campo magnético de acordo com a IEC 61000-4-9…………………… 29

C.9 Imunidade a um campo magnético oscilatório amortecido de acordo com a IEC 61000-4-10………………… …… 29

C.10 Imunidade a quedas de tensão e interrupções curtas de tensão de acordo com a IEC 61000-4-11, IEC 61000-4-29 e IEC 61000-4-34………… 29

C.11 Imunidade a um pico de onda de anel de acordo com a IEC 61000-4-12………………. 29

C.12 Imunidade à distorção de harmônicos e inter-harmônicos, incluindo a sinalização da rede elétrica na porta de alimentação CA de acordo com a IEC 61000-4-13…….. 30

C.13 Imunidade a flutuações da tensão da fonte de alimentação de acordo com a IEC 61000-4-14…………………. 30

C.14 Imunidade a distúrbios conduzidos no modo comum na faixa de frequências de 0 Hz a 150 kHz, de acordo com a IEC 61000-4-16…………… 30

C.15 Imunidade a ondulações nas portas de energia de entrada CC de acordo com a IEC 61000-4-17……….. 30

C.16 Imunidade a distúrbios oscilatórios amortecidos de acordo com a IEC 61000-4-18……….. 31

C.17 Imunidade à variação da frequência de potência de acordo com a IEC 61000-4-28……….. 31

Anexo D (informativo) Diretrizes para os ensaios e avaliação do ambiente do sistema eletromagnético em uma usina nuclear…………………….. 32

Anexo E (informativo) Diretrizes para ensaios e avaliação de conformidade com os requisitos para emissões e imunidade da operação de I&C nuclear e eletricidade do equipamento………………. 33

Anexo F (informativo) Exemplo de forma de plano de ensaio para I&C nuclear e elétrica e para os ensaios de equipamentos para emissões e imunidade…………………… 34

Anexo G (informativo) Exemplo de forma de relatório de ensaio para I&C nuclear e elétrica dos ensaios de equipamentos para emissões e imunidade……………….. 35

Anexo H (informativo) Ensaio EMC da eletrônica de potência e dos acionamentos de velocidade ajustável……… 36

Bibliografia…………. ………………….. 38

Figura 1 – Exemplos de portas………………. 11

Figura 2 – Exemplo da situação de uma central elétrica…. 14

Tabela 1 – Descrição dos ensaios de imunidade e emissões CEM aplicáveis para I&C nuclear e dos equipamentos elétricos importantes para a segurança……………….. 13

Tabela 2 – Especificações de imunidade – Porta do gabinete………………… 16

Tabela 3 – Especificações de imunidade – Portas de sinal e controle………… ……… 17

Tabela 4 – Especificações da imunidade – Portas de entrada e saída ca de baixa tensão……………. 18

Tabela 5 – Especificações de imunidade – Portas de entrada e saída de baixa tensão CC……………. 19

Tabela 6 – Limites para emissões irradiadas de I&C nuclear e equipamento elétrico ………… 20

Tabela 7 – Limites para emissões conduzidas de I&C nuclear e equipamento elétrico……….. 21

Tabela A.1 – Critérios de qualidade funcional de I&C nuclear e ESE elétrico para imunidade……… 23

Tabela B.1 – Características de qualidade que definem a classificação eletromagnética e severidade do meio ambiente nos locais onde I&C nuclear e equipamentos elétricos devem ser instalados………………….. 24

Tabela H.1 – IEC 61800-3, limites de emissões conduzidos para a categoria C3 e sistema de distribuição no segundo ambiente (industrial típico) …………………………….. 36

Tabela H.2 – Limites de emissões irradiadas pela IEC 61800-3 para distribuição de energia da categoria C3 no sistema no segundo ambiente (industrial típico) ………………. 37

Esta norma internacional foi preparada e baseada, em grande medida, na aplicação atual da série IEC 61000 para qualificação de equipamentos comerciais para compatibilidade eletromagnética (EMC). Pretende-se que esta norma seja usada por operadores de usinas nucleares (concessionárias), avaliadores de sistemas e licenciadores.

A situação da norma atual na estrutura da série padrão SC 45A IEC 62003 é o documento SC 45A de terceiro nível que trata da questão da qualificação para compatibilidade eletromagnética (EMC) aplicável a Instrumentação e Controle (I&C) e sistemas elétricos importantes para segurança em instalações nucleares. Para mais detalhes sobre a estrutura da série padrão SC 45A, veja o texto abaixo desta introdução.

A recomendação e a limitação em relação à aplicação desta norma: é importante observar que esta norma não estabelece requisitos funcionais adicionais para sistemas de segurança, mas esclarece os critérios a serem aplicados para a qualificação de interferência eletromagnética e de radiofrequência (EMI/RFI) do mercado comercial. Os aspectos para os quais requisitos e recomendações especiais foram produzidos são: série IEC 61000 com qualificações específicas para aplicações nucleares em todo o mundo; interpretações regulatórias para requisitos no nível de qualificação necessário e tipos de ensaios recomendados para lidar com todos os estressores ambientais em potencial, relacionados a esse tipo de qualificação; IEC 61000-6-2, Compatibilidade eletromagnética (EMC) – Parte 6-2: Padrões genéricos – Imunidade para ambientes industriais, atende aos requisitos para todos os ambientes industriais, enquanto esse padrão trata especificamente de ambientes em instalações nucleares.

Esta norma visa se alinhar com as orientações contidas nas normas IEC 61000-6-5 e IEC 61000-6-7, sempre que possível. As considerações adicionais dessas normas podem ser usadas em conjunto com esta norma ao abordar a EMC de eletricidade e I&C equipamentos em instalações nucleares. A descrição da estrutura da série padrão IEC SC45A e relações com outros documentos IEC e outros documentos de organismos (IAEA, ISO) Os documentos de nível superior da série padrão IEC SC45A são IEC 61513 e IEC 63046.

A IEC 61513 fornece requisitos gerais para sistemas e equipamentos de I&C que são usados para executar funções importantes para a segurança nas plantas nucleares. A IEC 63046 fornece requisitos gerais para sistemas de energia elétrica de centrais nucleares; abrange sistemas de fornecimento de energia, incluindo os sistemas de fornecimento dos sistemas de I&C. As normas IEC 61513 e IEC 63046 devem ser consideradas em conjunto e no mesmo nível. As normas IEC 61513 e IEC 63046 estruturam a série padrão IEC SC45A e formam uma estrutura completa, estabelecendo requisitos gerais para instrumentação, controle e sistemas elétricos para usinas nucleares.

A IEC 61513 e a IEC 63046 se referem diretamente a outros padrões da IEC SC45A para tópicos gerais relacionados à categorização de funções e classificação de sistemas, qualificação, separação, defesa contra falha de causa comum, design da sala de controle, compatibilidade eletromagnética, segurança cibernética, aspectos de software e hardware para programação. sistemas digitais, coordenação de requisitos de segurança e gestão do envelhecimento. As normas referenciadas diretamente neste segundo nível devem ser consideradas em conjunto com a IEC 61513 e a IEC 63046 como um conjunto consistente de documentos.

Em um terceiro nível, as normas IEC SC45A não referenciadas diretamente pela IEC 61513 ou IEC 63046 são as normas relacionadas a equipamentos, métodos técnicos ou atividades específicas. Geralmente esses documentos, que fazem referência a documentos de segundo nível para tópicos gerais, podem ser usados por si próprios. Um quarto nível, estendendo a série IEC SC45, corresponde aos relatórios técnicos que não são normativos.

A série de normas IEC SC45A implementa e detalha consistentemente os princípios de segurança e proteção e os aspectos básicos fornecidos nas normas de segurança da IAEA relevantes e nos documentos relevantes da série de segurança nuclear da IAEA (NSS). Em particular, isso inclui os requisitos da AIEA SSR-2/1, estabelecendo requisitos de segurança relacionados ao

projeto de usinas nucleares, o guia de segurança da IAEA SSG-30, que trata da classificação de segurança de estruturas, sistemas e componentes em centrais nucleares, o guia de segurança da AIEA SSG-39, que trata do projeto de sistemas de instrumentação e controle para centrais nucleares, o Guia de segurança da IAEA SSG-34, que trata do projeto de sistemas de energia elétrica para centrais nucleares e o guia de implementação NSS17 para segurança de computadores em instalações nucleares. A terminologia e definições de segurança usadas pelas normas SC45A são consistentes com as usadas pela IAEA.

A IEC 61513 e a IEC 63046 adotaram um formato de apresentação semelhante à publicação básica de segurança IEC 61508, com uma estrutura de ciclo de vida geral e uma estrutura de ciclo de vida do sistema. Em relação à segurança nuclear, as normas IEC 61513 e IEC 63046 fornecem a interpretação dos requisitos gerais das normas IEC 61508-1, IEC 61508-2 e IEC 61508-4, para o setor de aplicações nucleares.

Nesta estrutura, as IEC 60880, IEC 62138 e IEC 62566 correspondem à IEC 61508-3 para o setor de aplicações nucleares. As normas IEC 61513 e IEC 63046 referem-se à ISO, bem como à IAEA GS-R parte 2 e IAEA GS-G-3.1 e IAEA GS-G-3.5 para tópicos relacionados à garantia de qualidade (QA). No nível 2, em relação à segurança nuclear, a IEC 62645 é o documento de entrada para os padrões de segurança IEC/SC45A. Baseia-se nos princípios válidos de alto nível e nos principais conceitos das normas genéricas de segurança, em particular ISO/IEC 27001 e ISO/IEC 27002; adapta-os e os completa para se ajustarem ao contexto nuclear e coordenar com a série IEC 62443. No nível 2, a IEC 60964 é o documento de entrada para os padrões das salas de controle IEC/SC45A e a IEC 62342 é o documento de entrada para as normas de gestão de envelhecimento.

IEC TR 61511-4: a segurança instrumental na indústria de processo

Esse Relatório Técnico, editado em 2020 pela International Electrotechnical Commission (IEC), aborda os sistemas instrumentalizados de segurança (safety instrumented systems – SIS) para a indústria de processo. Ele foi escrito para usar uma terminologia familiar neste setor e para definir os requisitos práticos de implementação com base nas cláusulas independentes do setor apresentadas na norma básica de segurança IEC 61508. A IEC 61511-1 é reconhecida como uma boa prática de engenharia em muitos países e um requisito regulatório em um número crescente de países.

A IEC TR 61511-4:2020 – Functional safety – Safety instrumented systems for the process industry sector – Part 4: Explanation and rationale for changes in IEC 61511-1 from Edition 1 to Edition 2 especifica a lógica por trás de todas as cláusulas e o relacionamento entre elas, aumenta a conscientização sobre os equívocos mais comuns e interpretações errôneas das cláusulas e das mudanças relacionadas a elas, explica as diferenças entre a ed. 1 e a ed. 2 da IEC 61511-1 e as razões por trás das alterações, apresenta os resumos de alto nível de como cumprir os requisitos das cláusulas, e explica as diferenças na terminologia entre a IEC 61508-4: 2010 e a IEC 61511-1 ed. 2.

CONTEÚDO…………………… 2

PREFÁCIO. ………………….. 5

INTRODUÇÃO.. ……………… 7

1 Escopo………………………. 8

2 Referências normativas…… ….. 8

3 Termos, definições e termos abreviados………………… 8

3.1 Termos e definições………………………………… 8

3.2 Termos abreviados……………………….. .. 9

4 Antecedentes………………. …………….. 10

5 Gerenciamento da segurança funcional (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 5) … 10

5.1 Por que essa cláusula é importante?… ……………………….. 10

5.2 Equívocos comuns……… ………………………………… 10

5.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?……… …. 11

5.3.1 Sistemas existentes……………………………………. 11

5.3.2 Gerenciamento de mudanças……………………. 11

5.3.3 Métricas de desempenho e garantia de qualidade……… ……… 11

5.3.4 Competência…………………………………. ..12

5.3.5 Mais requisitos para fornecedores de produtos e serviços de segurança funcional…….. 12

5.4 Resumo de como………………………….. ..12

6 Ciclo de vida da segurança (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 6)………. 12

6.1 Por que essa cláusula é importante? ……………………….. 12

6.2 Conceitos errôneos comuns………………………………. 12

6.3 O que foi alterado de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?….. …. 13

6.4 Resumo de como…………………………………. ..13

7 Verificação (IEC 61511-1 Ed. 2, Cláusula 7)…………………. 13

7.1 Por que essa cláusula é importante?………………………. 13

7.2 Equívocos comuns………………………………. 13

7.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?………… …. 13

7.4 Resumo de como………………………….. ..13

8 Análise de perigos e riscos (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 8)…………… 13

8.1 Por que essa cláusula é importante? ……………………….. 13

8.2 Equívocos comuns. ………………………………… 14

8.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?………………. …. 14

8.4 Resumo de como………………………………….. ..15

9 Alocação de funções de segurança para camadas de proteção (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 9) ……….. 15

9.1 Por que essa cláusula é importante?……………………… 15

9.2 Equívocos comuns…. ………………………………… 15

9.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?………. …. 16

9.3.1 Limites nas camadas de proteção BPCS…………………. 16

9.3.2 Requisitos para reivindicar RRF> 10.000 no total para as proteções dos instrumentos………………………………… .16

9.4 Resumo de como…………………………. ..16

10 Especificação dos requisitos de segurança do SIS (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 10)………………….. 17

10.1 Por que essa cláusula é importante?……………………… 17

10.2 Equívocos comuns. ………………………………… 17

10.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?…………… …. 18

10.4 Resumo de como…………………………………….. ..18

11 Projeto e engenharia (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 11)……………. 18

11.1 Por que essa cláusula é importante?…………………….. 18

11.2 Equívocos comuns……………………………….. 18

11.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?…… …. 19

11.3.1 Tolerância a falhas de hardware……………………….. 19

11.3.2 Requisitos de risco à segurança…………………… 20

11.3.3 Manual de segurança …………………………. 20

11.3.4 Requisitos para o comportamento do sistema na detecção de uma falha…………….. 20

11.3.5 Limitações no projeto de comunicação do dispositivo de campo………….. .21

11.4 Resumo de como………………………….. ..21

12 Desenvolvimento de programa de aplicativo (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 12)…………….. 21

12.1 Por que essa cláusula é importante?………………… 21

12.2 Equívocos comuns………………………………… 22

12.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?……………. …. 22

12.4 Resumo de como…………………………………… ..22

13 Ensaio de aceitação da fábrica (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 13)……….. 22

13.1 Por que essa cláusula é importante?……………… 22

13.2 Equívocos comuns………………………………… 23

13.3 O que foi alterado a partir de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?…… …. 23

13.4 Resumo de como ………………………. ..23

14 Instalação (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 14)……………….. 23

14.1 Por que essa cláusula é importante?. ……………………….. 23

14.2 Equívocos comuns………………………… 24

14.3 O que foi alterado em Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?…………… …. 24

14.4 Resumo de como……………………………………. ..24

15 Validação (IEC 61511-1 Ed. 2, Cláusula 15)……………. 24

15.1 Por que essa cláusula é importante?…………….. 24

15.2 Equívocos comuns………………………… 24

15.3 O que foi alterado de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?…………….. …. 24

15.4 Resumo de como…………………………………….. ..24

16 Operação e manutenção (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 16)…. ……. 25

16.1 Por que essa cláusula é importante?………………………. 25

16.2 Equívocos comuns…… ………………………………… 25

16.3 O que foi alterado a partir de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?……… …. 26

16.3.1 Medidas de detecção, desvio e compensação de falhas……… 26

16.3.2 Ensaio de prova após reparo e alteração……………….. 26

16.4 Resumo de como……………………………………. ..26

17 Modificação (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 17)…………….. 26

17.1 Por que essa cláusula é importante?……………………… 26

17.2 Equívocos comuns………………………………. 26

17.3 O que foi alterado a partir de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?……… …. 27

Planejando e concluindo alterações….. …………………………… 27

17.4 Resumo de como…………………………………… ..27

18 Desativação (IEC 61511-1 Ed. 2, Cláusula 18)……….. 27

18.1 Por que essa cláusula é importante?…………………… 27

18.2 Equívocos comuns.. ………………………………… 27

18.3 O que foi alterado de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?…….. …. 28

18.3.1 Planejando e concluindo as alterações…….. ……………….. 28

18.4 Resumo de como………………………………….. ..28

19 Documentação (IEC 61511-1 Ed. 2, cláusula 19)……………….. 28

19.1 Por que essa cláusula é importante?……………………….. 28

19.2 Equívocos comuns… ………………………………… 28

19.3 O que foi alterado de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?……………… …. 28

19.4 Resumo de como…………………………………………. ..28

20 Definições (IEC 61511-1 Ed. 2, Cláusula 3)…………………… 29

20.1 Por que essa cláusula é importante?………………………. 29

20.2 Equívocos comuns. ………………………………… 29

20.3 O que foi alterado a partir de Ed. 1 a Ed. 2 e por quê?…. …. 29

20.4 Resumo de como………………………. ..37

Bibliografia……………………………… ………………….. 38

Tabela 1 – Termos abreviados usados na IEC TR 61511-4…………… 9

Tabela 2 – Justificativa para IEC 61511-1 Ed. 2 termos e definições……………….. 29

A IEC 61511 (todas as partes) trata dos sistemas instrumentados de segurança (SIS) para a indústria de processo. Ela foi escrita para usar a terminologia familiar neste setor e para definir os requisitos práticos de implementação com base nas cláusulas independentes do setor apresentadas na norma básica de segurança IEC 61508. A IEC 61511-1 é reconhecida como uma boa prática de engenharia em muitos países e um requisito regulatório em um número crescente de países.

No entanto, os padrões evoluem com a experiência do aplicativo no setor afetado. A segunda edição da IEC 61511-1 foi editada com base em uma década de experiência no setor de processos internacionais na aplicação dos requisitos da primeira edição da IEC 61511-1: 2003. As mudanças da Edição 1 à Edição 2 foram iniciadas por comentários dos Comitês Nacionais, representando um amplo espectro de usuários do padrão em todo o mundo.

Na Edição 1: 2003 (Ed. 1) 1, os requisitos que tratam da prevenção e controle de erros sistemáticos que ocorrem durante o projeto, engenharia, operação, manutenção e modificação foram adaptados principalmente para suportar funções de segurança independentes até um SIL 3 de meta de desempenho. Por outro lado, a Edição 2: 2016 (Ed. 2) precisava abordar a tendência predominante de compartilhar sistemas de automação em várias funções de segurança.

A Ed. 2 também precisava abordar as más interpretações comuns do Ed. 1 requisitos que ficaram evidentes para a equipe de manutenção da IEC 61511 (MT 61511) nos anos intermediários. Por exemplo, a ed. 2 reforçou a necessidade de projetar para gerenciamento de segurança funcional, em vez de um foco restrito em um cálculo e gerenciar o desempenho real do tempo no SIS.

A IEC TR 61511-4 foi criada para fornecer uma breve introdução das questões acima para o público em geral, com o conteúdo mais detalhado restante nas principais partes da série IEC 61511. A IEC TR 61511-4 descreve a lógica subjacente das cláusulas primárias na IEC 61511-1, esclarece alguns conceitos errôneos comuns de aplicativos, fornece uma lista das principais diferenças entre a primeira e a segunda edições da IEC 61511-1 e fornece uma breve explicação de o setor de processo típico aborda a aplicação de cada cláusula primária.

IEC 62443-4-2: a segurança para a automação industrial e os sistemas de controle

Essa norma internacional, editada pela International Electrotechnical Commission (IEC) em 2019, fornece os requisitos detalhados de componentes do sistema de controle técnico (component requirements – CR) associados aos sete requisitos fundamentais (foundational requirements – FR) descritos na IEC TS 62443-1-1, incluindo a definição dos requisitos para os níveis de segurança da capacidade do sistema de controle e seus componentes, SL-C (componente).

A IEC 62443-4-2:2019 – Security for industrial automation and control systems – Part 4-2: Technical security requirements for IACS components fornece os requisitos detalhados de componentes do sistema de controle técnico (component requirements – CR) associados aos sete requisitos fundamentais (foundational requirements – FR) descritos na IEC TS 62443-1-1, incluindo a definição dos requisitos para os níveis de segurança da capacidade do sistema de controle e seus componentes, SL-C (componente).

Conforme definido na IEC TS 62443-1-1, existem sete requisitos fundamentais (FR): controle de identificação e autenticação (IAC), controle de uso (UC), integridade do sistema (SI), confidencialidade dos dados (DC), fluxo restrito de dados (RDF), resposta oportuna a eventos (TRE) e disponibilidade de recursos (RA). Esses sete FR são a base para definir os níveis de capacidade de segurança do sistema de controle. Definir os níveis de capacidade de segurança para o componente do sistema de controle é a meta e o objetivo deste documento, em oposição ao SL-T ou SLs alcançados (SL-A), que estão fora do escopo.

As organizações de sistemas de automação e controle industrial (industrial automation and control systems – IACS) usam cada vez mais dispositivos de rede comerciais prontos para uso (comercial off-the-shelf – COTS) que são baratos, eficientes e altamente automatizados. Os sistemas de controle também estão cada vez mais interconectados com redes não IACS por razões comerciais válidas. Esses dispositivos, tecnologias abertas de rede e maior conectividade oferecem uma maior oportunidade para ataques cibernéticos contra o hardware do sistema de controle e programas.

Essa fraqueza pode levar a consequências de saúde, segurança e meio ambiente (SMS), financeiras e/ou de reputação nos sistemas de controle implantados. As organizações que optam por implantar soluções de segurança cibernética de tecnologia da informação comercial (TI) para lidar com a segurança do IACS podem não compreender completamente os resultados de sua decisão. Embora muitos aplicativos de negócios de TI e soluções de segurança possam ser aplicados ao IACS, eles devem ser aplicados de maneira apropriada para eliminar consequências inadvertidas. Por esse motivo, a abordagem usada para definir os requisitos do sistema é baseada em uma combinação de requisitos funcionais e avaliação de riscos, muitas vezes incluindo a conscientização de questões operacionais.

As contramedidas de segurança do IACS não devem ter o potencial de causar perda de serviços e funções essenciais, incluindo procedimentos de emergência (as contramedidas de segurança de TI, como frequentemente implantadas, têm esse potencial). As metas de segurança do IACS concentram-se na disponibilidade do sistema de controle, proteção da planta, operações da planta (mesmo em modo degradado) e resposta do sistema com tempo crítico.

As metas de segurança de TI geralmente não dão a mesma ênfase a esses fatores; eles podem estar mais preocupados em proteger as informações do que em ativos físicos. Esses diferentes objetivos devem ser claramente definidos como objetivos de segurança, independentemente do grau de integração da planta alcançado. Uma etapa fundamental na avaliação de riscos, conforme exigido pela IEC 62443‑2‑11, deve ser a identificação de quais serviços e funções são realmente essenciais para operações (por exemplo, em algumas instalações, o suporte de engenharia pode ser determinado como um serviço ou função não essencial). Em alguns casos, pode ser aceitável que uma ação de segurança cause perda temporária de um serviço ou função não essencial, diferentemente de um serviço ou função essencial que não deve ser afetado adversamente.

Este documento fornece os requisitos técnicos de segurança cibernética para os componentes que compõem um IACS, especificamente os dispositivos incorporados, componentes de rede, componentes host e aplicativos de software. O anexo A descreve categorias de dispositivos comumente usados em SIGC. Este documento deriva dos requisitos de segurança do sistema IACS descritos na IEC 62443‑3‑3. O objetivo deste documento é especificar recursos de segurança que permitam que um componente atenue ameaças para um determinado nível de segurança (SL) sem a ajuda de compensar contramedidas. O anexo B fornece uma tabela que resume os SL de cada um dos requisitos e aprimoramentos de requisitos definidos neste documento.

O objetivo principal da série IEC 62443 é fornecer uma estrutura flexível que facilite o enfrentamento de vulnerabilidades atuais e futuras no IACS e aplique as mitigações necessárias em um ambiente de maneira sistemática e defensável. É importante entender que a intenção da série IEC 62443 é criar extensões para a segurança corporativa que adaptam os requisitos para sistemas de TI comerciais e os combinam com os requisitos exclusivos para integridade e integridade para os IACS.

O público da comunidade IACS deste documento deve ser proprietário de ativos, integradores de sistemas, fornecedores de produtos e, quando apropriado, autoridades de conformidade. As autoridades de conformidade incluem agências governamentais e reguladores com autoridade legal para realizar auditorias para verificar a conformidade com as leis e regulamentos.

Os integradores de sistemas usarão este documento para ajudá-los a adquirir componentes do sistema de controle que compõem uma solução IACS. A assistência estará na forma de ajudar os integradores de sistemas a especificar o nível apropriado de capacidade de segurança dos componentes individuais necessários. Os principais padrões para integradores de sistemas são IEC 62443‑2‑1, IEC 62443‑2‑4, IEC 62443‑3‑2 e IEC 62443‑3‑3, que fornecem requisitos organizacionais e operacionais para um sistema de gerenciamento de segurança e os orientam através do processo de definição de zonas de segurança para um sistema e os níveis de capacidade de segurança de destino (SL-T) para essas zonas. Uma vez definido o SL-T para cada zona, os componentes que fornecem os recursos de segurança necessários podem ser usados para obter o SL-T para cada zona.

Os fornecedores de produtos usarão este documento para entender os requisitos impostos aos componentes do sistema de controle para níveis específicos de capacidade de segurança (SL-C) desses componentes. Um componente pode não fornecer a capacidade necessária em si, mas pode ser projetado para integrar-se a uma entidade de nível superior e, assim, se beneficiar da capacidade dessa entidade – por exemplo, um dispositivo incorporado pode não estar mantendo um diretório de usuário, mas pode se integrar a um sistema amplo serviço de autenticação e autorização e, portanto, ainda atendem aos requisitos para fornecer recursos de autenticação, autorização e gerenciamento de usuários individuais.

Este documento orientará os fornecedores de produtos sobre quais requisitos podem ser alocados e quais devem ser nativos nos componentes. Conforme definido na Prática 8 da IEC 62443‑4‑1, o fornecedor do produto fornecerá documentação sobre como integrar adequadamente o componente em um sistema para atender a um SL-T específico. Os requisitos de componentes (CR) neste documento são derivados dos requisitos de sistema (SR) da IEC 62443‑3‑3. Os requisitos da IEC 62443‑3‑3 são referidos como SR, derivados dos requisitos gerais (FR) definidos na IEC 62443‑1‑1. Os CR também podem incluir um conjunto de aprimoramentos de requisitos (RE). A combinação de CR e RE é o que determinará o nível de segurança de destino de que um componente é capaz.

Este documento fornece requisitos de componentes para quatro tipos de componentes: aplicativo de software, dispositivo incorporado, dispositivo host e dispositivo de rede. Assim, os CR para cada tipo de componente serão designados da seguinte maneira: requisitos de aplicativos de software (SAR); requisitos de dispositivo incorporado (EDR); requisitos de dispositivo host (HDR); e requisitos de dispositivo de rede (NDR).

A maioria dos requisitos deste documento são os mesmos para os quatro tipos de componentes e, portanto, são designados simplesmente como CR. Quando houver requisitos específicos de componentes exclusivos, o requisito genérico indicará que os requisitos são específicos de componentes e estão localizados nas cláusulas de requisitos específicos de componentes deste documento. A figura 1 mostra uma representação gráfica da série IEC 62443 quando este documento foi escrito.