Refinaria: um ambiente onde a margem de erro é mínima
Uma refinaria opera com hidrocarbonetos inflamáveis, vapores tóxicos e pressões que, em falha, liberam energia suficiente para comprometer instalações inteiras. A combinação de calor, combustível e potencial de ignição não é um cenário hipotético: é a condição permanente de colunas de destilação, vasos de pressão, trocadores de calor e linhas de transferência.
O histórico de acidentes no setor é documentado o suficiente para dispensar especulação. Desde Flixborough nos anos 1970 até incidentes mais recentes em refinarias no Brasil e no mundo, a maioria das ocorrências graves envolveu falha na detecção precoce de vazamento ou de temperatura fora de faixa. Por isso, sistemas de detecção de emergência existem não como exigência burocrática, mas como barreira técnica entre operação normal e consequências irreversíveis.
Vazamento de gás: o risco que não avisa
Hidrocarbonetos leves como propano, butano e nafta evaporam ao contato com a atmosfera e, em concentrações entre 2% e 10% do volume de ar, formam misturas explosivas. O problema prático é que o operador frequentemente não percebe esse acúmulo a tempo: gases como metano e propano são inodoros na forma pura, e o H₂S, que tem odor característico, paralisa o nervo olfativo rapidamente em concentrações letais.
Detectores de gás fixos respondem a isso por duas rotas tecnológicas. A detecção catalítica opera pela oxidação do gás em um elemento sensor aquecido, gerando variação de resistência proporcional à concentração. A detecção eletroquímica, por sua vez, é a escolha padrão para gases tóxicos como H₂S e CO. Para ambientes com silicone ou silicatos, a tecnologia infravermelha (IR) elimina o problema de envenenamento do sensor, ou seja, é tecnicamente preferível, embora mais cara.
A eficácia de um sistema de detecção, porém, não depende apenas do tipo de sensor. Depende do mapeamento de onde posicionar os pontos de detecção. Um estudo de dispersão de gás, por exemplo, considera peso molecular, temperatura ambiente e padrão de ventilação da área para definir quais regiões acumulam concentração primeiro. Sem esse mapeamento, instalar detectores é um exercício de tentativa e erro com consequências graves.
Temperaturas fora de faixa como sinal de falha iminente
Temperatura é o parâmetro de processo com maior densidade de informação em refinarias. Um aumento de 15°C acima do perfil normal em um reator de hidrotratamento, por exemplo, pode indicar reação exotérmica descontrolada. Uma queda abrupta em um trocador de calor, por sua vez, sinaliza incrustação ou ruptura de tubo. Em unidades de destilação, o perfil de temperatura ao longo da coluna é a assinatura operacional do processo — portanto, qualquer desvio persistente requer investigação imediata.
Por isso, os sistemas de detecção de emergência incorporam medição contínua de temperatura em pontos críticos, com alarmes configurados para desvios de processo e disparo automático de procedimentos de emergência. A resposta precisa ser rápida: em reatores catalíticos, o intervalo entre temperatura anormal e runaway térmico pode ser de minutos.
Termopares e RTDs instalados nesses pontos alimentam sistemas SCADA e SDC que correlacionam múltiplas variáveis simultaneamente. A medição isolada de temperatura não é suficiente, ou seja, é a correlação com pressão, vazão e composição que qualifica um sinal como alerta real e não como variação operacional esperada.
O que é um sistema Fire & Gas
Fire & Gas (F&G) é a nomenclatura técnica para o subsistema de segurança dedicado à detecção de fogo, chama e gás em plantas industriais. Ele integra detectores de chama (UV, IR ou combinados UV/IR), detectores de gás fixos, sensores de temperatura e detectores de fumaça, todos conectados a uma central lógica certificada como Sistema Instrumentado de Segurança (SIS), conforme IEC 61511.
O Nível de Integridade de Segurança (SIL) do sistema determina a probabilidade de falha perigosa por demanda. Por consequência, influencia diretamente a redundância dos sensores, a frequência de testes e a arquitetura do controlador. Quanto maior o SIL, mais rigorosa é a exigência técnica sobre cada componente, inclusive os sensores de temperatura que integram o sistema.
Numa refinaria, o F&G não opera de forma isolada. Ele se comunica com o Sistema de Parada de Emergência (ESD) e também com o sistema de supressão de incêndio, seja dilúvio, espuma ou CO₂, conforme a área. A detecção de chama em uma unidade de processamento aciona automaticamente o fechamento de válvulas de bloqueio, o corte de combustível e a ativação de dilúvio, ou seja, sem intervenção humana.
Áreas classificadas e a exigência de certificação ATEX/IECEx
O conceito de área classificada define zonas onde a presença de atmosfera explosiva por gás, vapor ou poeira é provável, possível ou eventual. A classificação segue normas como a ABNT NBR IEC 60079-10-1 para gases e a IEC 60079-10-2 para poeiras combustíveis.
Em refinarias, a maior parte das áreas operacionais é classificada como Zona 1 (presença de atmosfera explosiva em condições normais) ou Zona 2 (possível em condições anormais). Portanto, todo equipamento elétrico instalado nessas zonas precisa ser certificado por um organismo reconhecido, com ensaios comprovando que não constitui fonte de ignição nas condições especificadas.
As certificações ATEX, voltada ao mercado europeu, e IECEx, com aceitação internacional inclusive no Brasil, atendem a esse requisito. Um sensor sem certificação ATEX/IECEx instalado em Zona 1 configura uma fonte de ignição potencial não controlada e representa irregularidade perante a NR-10, NR-13 e NR-20.
A certificação, porém, não é um carimbo genérico. Cada certificado especifica o grupo de gás (IIA, IIB, IIC), a classe de temperatura máxima de superfície (T1 a T6) e o modo de proteção (Ex d, Ex e, Ex ia, entre outros). Um sensor certificado para grupo IIA, adequado ao propano, não oferece proteção equivalente em ambientes com hidrogênio (grupo IIC). Logo, especificar um sensor apenas como “ATEX” sem verificar esses parâmetros é insuficiente.
A cadeia completa de proteção: como os sensores se encaixam
Termopares e RTDs certificados para áreas classificadas são componentes do sistema F&G tanto quanto detectores de chama e gás. Para medição em regiões classificadas, a certificação ATEX/IECEx não é um diferencial de produto: é um requisito determinado pela classificação da área.
O projeto de uma instalação segura considera a cadeia completa de proteção: elemento sensor, cabeçote, transmissor de temperatura, barreiras zener ou isoladores galvânicos no painel de campo e a fiação associada. Uma falha em qualquer elo invalida a integridade do sistema Ex como um todo, portanto cada componente precisa ser especificado individualmente.
A escolha do termopar considera faixa de operação (tipo K cobre até 1.260°C; tipo N, até 1.300°C), resistência química da bainha ao ambiente de processo e tempo de resposta exigido pelo SIL do sistema. Esses parâmetros estão definidos nos requisitos de projeto do SIS e são auditados durante comissionamento e revalidações periódicas.
A Alutal fabrica termopares com certificação ATEX e IECEx para instalação em Zonas 1 e 2, com cabeçotes e transmissores adequados a cada configuração de processo. A especificação inclui grupo de gás, classe de temperatura e modo de proteção, não apenas o certificado genérico.
Boas práticas de implantação e manutenção
Sistemas de detecção de emergência degradam com o tempo se não houver um programa de manutenção estruturado. Detectores catalíticos perdem sensibilidade por envenenamento com silicone, cloro ou compostos de enxofre. Termopares em ambientes de processo acumulam drift de calibração por ciclagem térmica e ataque químico da bainha. Detectores de chama, por sua vez, têm o campo de visão reduzido pela sujeira nas lentes.
A IEC 61511 exige testes de prova (proof tests) periódicos para confirmar que o SIL do sistema é mantido ao longo do ciclo de vida. Para sistemas F&G, isso inclui: teste de função dos detectores com gás de referência calibrado, verificação do campo de visão de detectores de chama, teste de circuito completo até o ESD e registro documentado de cada resultado.
Um ponto frequentemente negligenciado é a revisão do estudo de classificação de área após modificações de processo. Qualquer alteração em layout, produtos processados ou ventilação pode alterar as zonas classificadas, e, por conseguinte, a especificação correta dos equipamentos instalados. Refinarias em operação há décadas também frequentemente têm estudos de área desatualizados em relação à planta real.
Para refinarias que buscam adequar ou expandir seus sistemas de detecção de emergência, a Alutal oferece suporte técnico em especificação de sensores de temperatura certificados para áreas classificadas.
Entre em contato com nossos especialistas e descreva sua aplicação — identificamos a especificação correta para cada zona e cada condição de processo.
