Instalando um instrumento de medição de biogás em uma atmosfera explosiva

A instalação de qualquer dispositivo elétrico em um local perigoso com risco de explosão requer precauções e procedimentos especiais – e a instalação de um dispositivo de medição in situ em um gasoduto apresenta seus próprios riscos e requisitos específicos. Esta postagem do blog examina os aspectos práticos da instalação in situ em uma zona limite 0/1 de área perigosa em uma planta de biogás.

Conheça os riscos

Quando se trata de biogás, a alta concentração de metano é uma preocupação óbvia devido à sua inflamabilidade e possível risco de explosão. Apesar de o metano ter uma faixa de concentração explosiva bastante estreita, com um limite inferior de explosividade (LEL) de 4,4 vol-% e um limite superior de explosividade (UEL) de 16,5 vol-%, uma instalação de biogás é, no entanto, classificada como uma atmosfera explosiva. (ATEX, UE) ou um local perigoso (HAZLOC, EUA) e regras e regulamentos apropriados devem ser seguidos.

Outros riscos que vale a pena ter em conta são a presença de sulfureto de hidrogénio, que é venenoso mesmo em baixas concentrações, e a ausência de oxigénio, que pode representar um risco de asfixia em espaços confinados. Usar um alarme de gás pessoal que monitore os níveis de metano, sulfeto de hidrogênio e oxigênio é obrigatório ao instalar instrumentos neste tipo de ambiente. Também é importante planear com antecedência e preparar um documento de avaliação de riscos antes de iniciar o trabalho.

Escolhendo a conexão de processo correta

Uma das maiores questões que precisam ser respondidas desde o início é que tipo de conexão de processo será empregada: existe uma válvula de esfera ou porta rosqueada que possa ser usada, ou é necessário soldar uma porta na tubulação – ou mesmo substituir uma seção flangeada do tubo por uma nova seção contendo as portas de amostragem necessárias?

O instrumento de medição de biogás Vaisala MGP261 é equipado com rosca NPT de 1½” com diâmetro de sonda de 40 mm e profundidade de inserção de 209 mm. Pode ser inserido através de válvulas esfera de tamanho nominal de 1½” e 40 mm, desde que a válvula seja de passagem total e a junta entre a válvula e a tubulação principal não seja mais estreita que 40 mm. A única forma de confirmar isso é abrir a válvula para verificar as dimensões. Válvulas maiores, como 2” ou 50 mm, podem ser usadas com um adaptador de rosca para 1½” NPT e geralmente são uma boa escolha, pois a sonda passará mais facilmente.

As conexões do processo nem sempre estão claramente marcadas e o tipo exato de thread pode ser difícil de identificar. Nesses casos, é melhor usar calibradores para medir o diâmetro e possível conicidade da rosca, e um medidor de passo da rosca para determinar o tipo de rosca. O MGP261 é fornecido com um plugue plástico NPT de 1½”, que pode ser usado como auxiliar de identificação de rosca.

Se uma válvula de esfera não estiver disponível ou não for desejada, por exemplo, devido a considerações de custo, um simples soquete rosqueado soldado à tubulação é uma solução eficaz. Um tubo curto de 50 mm é usado para ajustar a posição da sonda de biogás de modo que sua ponta fique entre um terço e dois terços do diâmetro do tubo. Além da porta de amostragem da sonda principal, é necessária uma conexão de processo do transmissor de pressão, normalmente na faixa de ¼ a ½”, dependendo do transmissor de pressão usado.

Um processo de instalação simples

Independentemente da conexão de processo escolhida, a seção do gasoduto deve ser purgada antes do início da instalação. Isto é relativamente simples se o local de medição selecionado estiver próximo a um dispositivo que possa ser contornado, como um sistema de secagem de gás ou um filtro de carvão ativo; noutros casos, a instalação deve ser realizada em conjunto com outros trabalhos de manutenção importantes quando o processo não está em execução. Depois de purgar a tubulação com nitrogênio ou ar e usar um alarme de gás para garantir que a área seja segura para trabalhar, a instalação da sonda é simples.

Prepare a sonda enrolando fita de vedação de PTFE na rosca seguindo estas orientações simples:

• Coloque a fita paralelamente à linha
• Não deixe ‘caudas’ penduradas no lado do processo da linha
• Aplique apenas duas ou três camadas de fita dependendo de sua espessura
• Depois de começar a apertar a linha, não inverta a direção.

Em uma interface de rosca NPT, parte da rosca macho pode permanecer visível após o aperto da conexão. Para obter mais orientações sobre a instalação correta de equipamentos com rosca NPT, consulte esta postagem do blog da Swagelok.

Garantindo uma conexão segura

Após instalar a sonda na tubulação de biogás, a próxima tarefa é conectar a fonte de alimentação e o cabeamento de sinal. O instrumento de medição de biogás Vaisala MGP261 possui três entradas de rosca métrica de cabo: uma de 16 mm e duas de 20 mm. O MGP261 pode ser configurado de várias maneiras, com opção de 4-20 mA ou Modbus/RTU para saída de sinal e entrada de sinal de pressão; dependendo da configuração escolhida, uma ou mais entradas de cabos podem não ser necessárias.

A entrada menor destina-se principalmente à entrada de 4-20 mA de um transmissor de pressão Ex i (intrinsecamente seguro) e leva ao lado intrinsecamente seguro da caixa do conector, que é isolado por uma parede divisória. Como o MGP261 contém um transformador de isolamento Ex i, é possível conectar diretamente um dispositivo Ex i à sonda. As duas entradas de cabo maiores levam ao outro lado da parede divisória, onde sinais de saída analógica de 4-20 mA para metano, dióxido de carbono e vapor de água estão disponíveis em terminais Ex e (segurança aprimorada) juntamente com RS485 (MODBUS/RTU) e terminais de alimentação de 24 VCC.

Escolha prensa-cabos com aprovação Ex, incluindo alívio de tensão e proteção contra impacto, e o diâmetro de cabo correto para os cabos que você está usando. Alguns prensa-cabos aprovados pela Ex possuem um X no código de aprovação, o que significa que são limitados em relação ao alívio de tensão e/ou proteção contra impacto. Se você estiver usando esse tipo de prensa-cabo, o cabo deverá ser preso a uma bandeja de cabos ou estrutura semelhante na parte externa do prensa-cabo e uma proteção contra impacto adequada deverá ser construída.

Atenção especial deve ser dada às conexões de aterramento de proteção e de sinal, e as blindagens dos cabos devem terminar em trilhos de equalização de potencial, conforme mostrado no guia de instalação e segurança do MGP261. Meça a resistência entre o trilho de equalização de potencial e o parafuso de aterramento do chassi do MGP261; a resistência deve ser inferior a 1 Ohm e o teste deve ser documentado como parte do relatório de instalação. Isto é particularmente importante porque o MGP261 contém uma barreira Ex i para o manômetro intrinsecamente seguro, conforme mostrado pelo código [ia] na marcação Ex, e a proteção de um dispositivo intrinsecamente seguro depende de equalização de potencial de alta qualidade.

Recomendamos o uso de um integrador de instrumentos experiente ao instalar instrumentos em processos de biogás.

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