Na indústria de petróleo e gás, equipamentos movidos a motor frequentemente operam em ambientes onde gás natural, vapores inflamáveis e outras substâncias potencialmente perigosas podem estar presentes. Para equipamentos críticos, como bombas de campos petrolíferos, compressores, geradores a diesel e outras máquinas movidas a motor, a partida confiável do motor é essencial para manter a operação contínua e garantir a segurança do local.
Portanto, a escolha de um motor de partida à prova de explosão para a indústria de petróleo e gás deve levar em consideração mais do que apenas a potência de partida. Fatores como a classificação da área como perigosa, a certificação do equipamento, as especificações do motor, o ambiente operacional e a confiabilidade da energia de partida devem ser considerados.
Dependendo da aplicação, as soluções de partida mais comuns incluem partidas elétricas à prova de explosão, partidas pneumáticas, partidas hidráulicas e partidas mecânicas por mola. Cada solução possui suas próprias vantagens e limitações em termos de segurança, consumo de energia, manutenção e confiabilidade.
Este artigo explica os principais tipos de sistemas de partida de motores utilizados na indústria de petróleo e gás, suas características de funcionamento e aplicações típicas, e como selecionar a solução de partida mais adequada com base nas condições reais de operação.
O que é um acionador à prova de explosão?
Um motor de arranque à prova de explosão geralmente se refere a um dispositivo ou sistema de partida de motor projetado para ambientes potencialmente perigosos e fabricado de acordo com os requisitos de segurança aplicáveis.
Em instalações de petróleo e gás, certas áreas podem conter concentrações de gases ou vapores inflamáveis que podem formar uma mistura explosiva. A norma IECEx se refere a esses ambientes como atmosferas explosivas, onde os equipamentos devem utilizar medidas de proteção adequadas para reduzir o risco de se tornarem uma fonte de ignição.
De acordo com o sistema de classificação dos EUA, as áreas perigosas em instalações petrolíferas podem ser classificadas como Classe I, Divisão 1/2 ou Zona 0/1/2. As normas API RP 500 e API RP 505 fornecem orientações para as abordagens de classificação de áreas perigosas correspondentes utilizadas em instalações petrolíferas.
Portanto, ao selecionar um motor de partida para aplicações em petróleo e gás, não basta considerar apenas a potência de partida. Os requisitos para áreas classificadas como perigosas e a adequação de todo o sistema de partida também devem ser avaliados.
Por que as aplicações de petróleo e gás precisam de motores de partida especializados?
Os equipamentos movidos a motor na indústria de petróleo e gás geralmente operam em condições mais exigentes do que os equipamentos em ambientes industriais convencionais.
Desde atmosferas potencialmente explosivas e locais remotos até a disponibilidade limitada de energia e a necessidade de partidas altamente confiáveis, o sistema de partida deve ser cuidadosamente selecionado e projetado para a aplicação específica.
1. Ambientes Potencialmente Perigosos
No processo de exploração e desenvolvimento de produtos petrolíferos, existe a possibilidade de gases, vapores ou névoas inflamáveis estarem presentes e formarem uma atmosfera explosiva.
De acordo com a IECEx, as áreas de aplicação que podem ser classificadas como tendo equipamentos para atmosferas explosivas incluem plataformas de petróleo e gás offshore, refinarias, instalações de processamento de petróleo e gás, FPSOs e instalações de gasodutos.
Portanto, a seleção de motores de partida nas indústrias de petróleo e gás não deve se basear apenas nos padrões aplicados a equipamentos industriais em geral. Isso porque é necessário considerar a categoria da zona de risco, os requisitos de certificação do equipamento, o local de instalação e as normas do canteiro de obras.
2. Operações remotas em campos petrolíferos
Muitas instalações de petróleo e gás estão localizadas em áreas distantes de centros urbanos e industriais; muitas delas são instaladas em condições difíceis. Essas condições geralmente incluem campos de petróleo remotos, locais de perfuração e poços, estações de dutos, instalações offshore e instalações de produção remotas.
Esse tipo de instalação pode sofrer com quedas de energia, baixas temperaturas, qualidade da bateria ou falta de manutenção.
Por essa razão, além dos sistemas convencionais de partida elétrica, podem ser considerados sistemas independentes de partida de reserva que não dependem de energia elétrica externa para melhorar a disponibilidade do equipamento e a confiabilidade da partida.
3. Confiabilidade na partida do motor
Para dar partida em bombas, compressores, geradores e outros equipamentos movidos a motor a diesel nas indústrias de petróleo e gás, o motor de arranque precisa fornecer o torque e a potência adequados para aquele motor específico.
Existem certos parâmetros que precisam ser considerados na escolha de um motor de arranque, como tamanho do motor, torque de partida, velocidade de partida, temperatura ambiente, fonte de energia e condições de instalação.
Deve-se também considerar se o motor de arranque será usado como motor de arranque principal ou de reserva, uma vez que os seus requisitos podem ser diferentes.
4. Partida de Emergência e Reserva
Para determinados equipamentos críticos de petróleo e gás, o sistema de partida pode ser necessário não apenas para a partida rotineira do motor, mas também para partidas de emergência ou de reserva.
Caso o sistema principal de partida elétrica seja afetado por falha da bateria, interrupção de energia ou problemas no sistema de controle elétrico, um sistema de partida independente, mecânico, pneumático ou hidráulico, pode fornecer um meio adicional de dar partida no motor.
Dentre essas opções, um motor de partida mecânico armazena energia mecânica antecipadamente e a libera quando a partida do motor é necessária. Por não depender de uma bateria convencional ou de uma fonte externa de ar comprimido, ele pode fornecer uma opção de partida independente para determinadas aplicações industriais.
Tipos de motores de partida usados em aplicações de petróleo e gás
Não existe um único motor de arranque adequado para todas as aplicações no setor de petróleo e gás.
Dependendo da fonte de energia e do mecanismo de partida, as soluções de partida comuns utilizadas na indústria de petróleo e gás incluem as seguintes:
| Tipo Inicial | Fonte de energia | Aplicação Típica |
| Partida elétrica à prova de explosão | Energia elétrica / bateria | Motores a diesel e equipamentos industriais |
| Partida pneumática | O ar comprimido | Motores de alta potência e equipamentos industriais |
| Acionador Hidráulico | Energia hidráulica | Equipamentos pesados ou especializados |
| Partida mecânica de mola | Energia mecânica armazenada | Partida independente ou de reserva do motor |
A escolha final do motor de arranque deve sempre basear-se nas especificações do motor, nos requisitos da aplicação, na classificação da área como perigosa e nas condições do local.
Partidas elétricas à prova de explosão
Os motores de arranque elétricos utilizam um motor elétrico para girar a cambota do motor e são um dos métodos de arranque mais comuns para motores a diesel.
Em ambientes industriais convencionais, os sistemas de partida elétrica são amplamente utilizados. No entanto, quando um motor de partida elétrico é instalado em uma área classificada como perigosa em uma planta de produção de petróleo e gás, ele deve atender às normas de segurança pertinentes.
A norma API RP 500 abrange a classificação de locais perigosos para instalações elétricas em plantas de petróleo como Classe I, Divisões 1 e 2, enquanto a norma API RP 505 classifica os locais como Classe I, Zona 0, Zona 1 e Zona 2.
Nesse sentido, ao escolher um acionador de motor elétrico à prova de explosão, não se deve atentar apenas à sua marca, mas também considerar os seguintes pontos:
- Classificação de área perigosa aplicável
- Certificação ou aprovação
- Tensão e corrente de partida
- Compatibilidade do motor
- Requerimentos de instalação
- Regulamentos locais
A seleção final deve garantir que o projeto e a certificação do starter sejam adequados à área de instalação e aos requisitos do projeto.
Partidas pneumáticas
Os motores de arranque pneumáticos utilizam ar comprimido para armazenar e liberar energia, acionando o motor durante o processo de partida.
Como a partida pneumática não depende de um motor elétrico convencional alimentado por bateria, os motores de partida pneumáticos são amplamente utilizados em determinados motores a diesel de serviço pesado e equipamentos industriais.
Para equipamentos de petróleo e gás que já possuem um sistema de ar comprimido confiável, a partida pneumática pode ser uma solução eficaz.
No entanto, seu desempenho depende muito do suprimento de ar disponível. Portanto, o processo de seleção deve considerar:
- Fonte de ar comprimido
- Pressão de ar necessária
- Capacidade de armazenamento de ar
- Sistema de tubulação e controle
- Requisitos para partida do motor
Em outras palavras, selecionar um motor de arranque pneumático não se resume apenas a escolher o próprio motor de arranque. Todo o sistema de ar comprimido deve ser capaz de fornecer energia de arranque suficiente quando o motor precisar dar partida.
Motores de arranque hidráulicos
Os motores de arranque hidráulicos dão partida no motor utilizando energia hidráulica e são geralmente empregados em grandes motores a diesel, máquinas pesadas ou aplicações industriais onde é necessária uma fonte alternativa de energia para dar partida no motor.
Em um sistema de partida hidráulica, o acumulador hidráulico é utilizado para armazenar energia antecipadamente. Quando a partida é necessária, a energia hidráulica armazenada é liberada rapidamente para fornecer o torque inicial necessário para girar o motor.
Em comparação com a partida elétrica, os sistemas hidráulicos podem reduzir a dependência de baterias. No entanto, também podem envolver configurações de sistema e requisitos de instalação mais complexos.
Ao selecionar um sistema de partida hidráulica, fatores importantes incluem:
- Pressão hidráulica
- Capacidade do acumulador hidráulico
- Torque inicial
- Requisitos do motor
- Configuração do circuito hidráulico
Para equipamentos industriais de grande porte ou especializados, a partida hidráulica pode ser uma alternativa à partida elétrica convencional, especialmente quando é necessária uma fonte de energia de partida independente.
Partidas mecânicas de mola
Um motor de arranque mecânico por mola é um dispositivo mecânico de arranque do motor que armazena energia mecanicamente e a libera quando o motor precisa ser ligado.
O motor de arranque utiliza um mecanismo de mola para armazenar energia antecipadamente. Quando é necessário dar partida no motor, a energia mecânica armazenada é liberada através de um sistema de transmissão mecânica para girar o virabrequim do motor.
Seu princípio básico de funcionamento pode ser resumido da seguinte forma:
Armazenamento de energia → Acionamento do motor de partida → Liberação de energia → Partida do motor
Diferentemente de um motor de arranque elétrico convencional, um motor de arranque mecânico por mola não utiliza um motor elétrico como fonte primária de energia para dar partida no motor. Em vez disso, utiliza energia mecânica previamente armazenada para girar o motor.
Consequentemente, pode ser útil em aplicações onde o arranque independente, o arranque de emergência ou a menor dependência de baterias são importantes.
Um motor de arranque mecânico pode ser particularmente útil para equipamentos onde a independência da energia de arranque é necessária. Isto significa que, enquanto o sistema de arranque elétrico principal pode ser afetado pelo estado da bateria, pela alimentação elétrica ou por uma falha no sistema elétrico, o sistema de arranque mecânico oferece um sistema de reserva para ligar o motor.
Mas uma coisa que não deve ser esquecida é:
O acionador mecânico de mola não pode ser automaticamente considerado um acionador à prova de explosão, a menos que o equipamento em questão seja certificado para esse fim.
Em outras palavras, o funcionamento mecânico não significa automaticamente certificação à prova de explosão.
Se um produto se destina à instalação em uma área classificada como perigosa, sua adequação deve ser verificada com base no projeto do produto, nos documentos de certificação ou aprovação, bem como na classificação e nos requisitos da área classificada como perigosa no projeto.
Motor de arranque mecânico Cqstart
O Cqstart Mechanical Spring Starter é um dispositivo de partida de motor puramente mecânico projetado para motores a diesel. Ele utiliza acionamento manual para armazenar energia em uma mola de disco e libera essa energia armazenada quando a partida é necessária, acionando o volante do motor para girá-lo.
Não requer bateria, motor elétrico, ar comprimido ou sistema hidráulico, sendo, portanto, adequado como solução de partida independente ou de reserva para determinadas aplicações de motores a diesel.
Para aplicações ATEX na indústria de petróleo e gás, o motor de partida de mola Cqstart pode ser considerado para partida de motores a diesel em campos petrolíferos, plataformas offshore e outros ambientes potencialmente perigosos, sujeito à certificação específica do produto e aos requisitos do projeto.
Seu projeto de partida puramente mecânico, sem necessidade de eletricidade, reduz a dependência de sistemas de partida elétrica convencionais e pode ser adequado para aplicações onde a independência e a confiabilidade na partida são importantes.
A Cqstart oferece diversos modelos projetados para acomodar motores a diesel com cilindrada que varia de menos de 2 litros a aproximadamente 50 litros, com interfaces SAE padrão e soluções de montagem personalizadas disponíveis.
Aplicações de Iniciadores à Prova de Explosão na Indústria de Petróleo e Gás
Dependendo do tipo de motor, da função do equipamento e do ambiente operacional, os sistemas de partida de motores podem ser usados em uma ampla gama de aplicações de petróleo e gás.
O método de partida apropriado deve ser selecionado de acordo com a classificação da área de risco, os requisitos do motor, a fonte de energia disponível e as especificações do projeto.
Equipamento de Campo de Petróleo
Os motores de partida podem ser usados em diversos equipamentos de campos petrolíferos movidos a motores a diesel, incluindo equipamentos de serviço de campo, unidades de potência e máquinas auxiliares.
Para operações em campos petrolíferos remotos, deve-se dar especial atenção à confiabilidade da energia de partida, à disponibilidade de equipamentos e à facilidade de manutenção.
Equipamentos para serviços de poços
Sistemas de partida podem ser usados em equipamentos de serviço de poços que exigem partidas frequentes ou confiáveis do motor.
O motor de arranque selecionado deve fornecer torque de arranque suficiente e ser compatível com o motor e as condições reais de funcionamento.
Geradores Diesel
Os sistemas de partida são amplamente utilizados em grupos geradores a diesel que fornecem energia primária ou de reserva para instalações de petróleo e gás.
Para grupos geradores críticos, um sistema de partida independente ou de reserva pode ser considerado para melhorar a confiabilidade da partida e a disponibilidade do equipamento.
Pumps
Os motores de partida podem ser usados em bombas acionadas por motores a diesel, utilizadas no transporte de petróleo e gás, pressurização e outras aplicações auxiliares.
O sistema de partida adequado deve ser selecionado de acordo com os requisitos de partida do motor e as fontes de energia disponíveis no local.
Compressores a Gás
Sistemas de partida podem ser usados para compressores de gás acionados por motores a diesel.
Como os compressores podem exigir um torque de partida significativo, fatores como torque do motor de arranque, compatibilidade com o motor, energia de partida e ambiente operacional são particularmente importantes durante o processo de seleção.
Equipamentos de produção remota
Os sistemas de partida podem ser aplicados em instalações de produção remotas, poços de petróleo e outros equipamentos de produção onde a disponibilidade de energia elétrica pode ser limitada.
Nessas aplicações, a capacidade de inicialização independente ou de reserva pode proporcionar um valor prático significativo.
Equipamento Offshore
Os motores de partida também podem ser usados em plataformas offshore, embarcações e outros equipamentos de petróleo e gás offshore.
Como as instalações offshore exigem especificações mais rigorosas em termos de espaço, corrosão, segurança, certificação e confiabilidade dos equipamentos, o sistema inicial deve ser escolhido com base nos parâmetros ambientais, na classe de área classificada e nos critérios de certificação do projeto.
Como escolher um acionador à prova de explosão para aplicações na indústria de petróleo e gás?
Para compradores de equipamentos de petróleo e gás, selecionar o motor de partida correto deve envolver mais do que apenas observar o nome do produto ou a potência do motor.
Uma avaliação adequada deve considerar as especificações do motor, o torque de partida, a fonte de energia, a finalidade da partida, a classificação da área como perigosa e o ambiente operacional.
Os seguintes passos podem ajudar a restringir a escolha do queimador mais adequado.
1. Confirme o modelo do motor.
Primeiramente, confirme as especificações básicas do motor, incluindo:
- Fabricante do motor
- Modelo de motor
- Deslocamento
- Potência nominal
- Sistema de partida existente
O tipo de motor é o principal fator a ser considerado na escolha de motores de arranque, visto que diferentes tipos de motores podem ter diferentes exigências de torque, tipos de montagem e capacidades de arranque.
Ao solicitar um orçamento ou cotação, o tipo exato de motor pode auxiliar na escolha do motor de arranque correto.
2. Determine o torque inicial necessário
O torque de partida é um dos parâmetros mais importantes na seleção de um motor de arranque mecânico com mola.
O motor de arranque deve fornecer energia mecânica e torque suficientes para vencer a resistência interna do motor durante o processo de partida e levar o virabrequim à velocidade de partida necessária.
Portanto, um jogador titular não deve ser selecionado com base apenas em:
- Potência do motor
- Em vez disso, o verdadeiro:
- Torque de partida necessário
- também deve ser avaliado.
Isso é particularmente importante para grandes motores a diesel e equipamentos que operam em ambientes de baixa temperatura.
3. Identificar a fonte de energia disponível
O próximo passo é determinar que tipo de energia inicial está disponível no local, como por exemplo:
- A energia elétrica
- Bateria
- O ar comprimido
- Poder hidráulico
- Energia mecânica
Se o local tiver um fornecimento de energia elétrica estável e baterias confiáveis, um motor de partida elétrico convencional pode ser uma solução conveniente.
Para equipamentos com potência elétrica limitada ou aplicações onde a dependência de uma única fonte de energia deva ser reduzida, sistemas de partida pneumáticos, hidráulicos ou mecânicos podem ser opções a serem consideradas.
4. Determine o ponto de partida primário ou de backup.
Antes de escolher um titular, uma pergunta importante deve ser respondida:
O motor de arranque é o sistema de arranque principal ou um sistema de arranque de reserva?
Caso a finalidade do motor de arranque mecânico seja utilizá-lo como motor de arranque principal, seu desempenho de arranque, modo de operação e compatibilidade com o motor precisam ser verificados minuciosamente.
Caso o motor de arranque mecânico de mola seja utilizado como motor de arranque suplementar, outros aspectos também precisam ser levados em consideração.
Definir a função do motor de arranque ajudará a evitar a escolha da opção errada devido a condições de funcionamento inadequadas.
5. Confirme os requisitos para áreas classificadas como perigosas.
Para projetos de petróleo e gás, os compradores devem confirmar a classificação da área como perigosa e os requisitos de segurança aplicáveis, incluindo:
- Classificação de área
- Conceito de proteção necessário
- Requisitos de certificação
- Regulamentos locais
- Especificações do projeto
Tanto a API RP 500 quanto a API RP 505 podem ser consideradas excelentes fontes de informação em termos de classificação de áreas perigosas em instalações petrolíferas.
É importante ressaltar que o fato do acionador mecânico de mola utilizar um mecanismo de acionamento mecânico não significa automaticamente que este dispositivo seja à prova de explosão.
A elegibilidade deste produto deve ser verificada de acordo com os documentos, a classificação da área de risco e outros critérios relacionados ao projeto.
6. Considere o ambiente operacional
Por fim, o ambiente real de instalação e operação deve ser avaliado, incluindo:
- Temperatura ambiente
- Umidade
- Atmosfera corrosiva
- Dust
- Condições em alto mar
- Acessibilidade de instalação
No caso de campos petrolíferos remotos, locais de perfuração e estruturas offshore, todos esses fatores terão um impacto direto na instalação, manutenção e desempenho do motor de arranque.
Portanto, ao escolher um motor de arranque à prova de explosão para aplicações em petróleo e gás, os parâmetros acima mencionados, juntamente com as especificações do motor, devem ser considerados em conjunto, em vez de considerar apenas as especificações do motor de arranque.
Conclusão
Para a indústria de petróleo e gás, selecionar um starter à prova de explosão para aplicações nesse setor não se resume a encontrar um starter com a etiqueta "à prova de explosão".
Diversos critérios devem ser considerados na seleção de um motor de partida, entre os quais o tipo de motor, a fonte de energia de partida, a classificação da área como perigosa, as necessidades de certificação, o ambiente operacional e as necessidades de partida de reserva.
Existem vários tipos de fermentos iniciais, cada um com seus próprios pontos fortes e usos apropriados.
Uma aplicação adequada de um motor de arranque para o arranque independente de equipamentos movidos a motores a diesel seria o motor de arranque mecânico por mola.
Se você procura um motor de partida mecânico confiável para aplicações na indústria de petróleo e gás, entre em contato com a Cqstart para discutir as especificações do seu motor e os requisitos de partida.
