Uma turbina é projetada para atingir um número máximo de rotações por minuto (rpm), em que as pás da turbina podem atingir velocidades enormes. Esse limite não deve ser ultrapassado, pois isso causaria muito estresse na estrutura da turbina. Quando esse limite é ultrapassado, é chamado de sobre-velocidade; a turbina está fazendo muitas rotações por minuto. O sobre-velocidade em uma turbina pode levar a situações muito perigosas. Essas situações podem ter consequências catastróficas para os funcionários, o meio ambiente e a fábrica. Um sistema de monitoramento (de sobre-velocidade) deve desligar a turbina antes que ela entre em sobre-velocidade.
O sistema de monitoramento deve ser testado periodicamente para garantir que ele tenha uma velocidade de resposta adequada, se necessário. Isso é exigido por vários padrões do setor de processos:
- IEC 62061 - Segurança funcional
- IEC 61511 - Segurança funcional de sistemas de segurança na indústria de processos
- IEC 61508 - Segurança funcional de sistemas de segurança elétricos/eletrônicos/programáveis
Isso evita acidentes (catastróficos). A frequência desses testes depende da aplicação e geralmente é prescrita pelo fabricante no manual do sistema. Entretanto, um risco nunca pode ser completamente eliminado. A mitigação de riscos é realizada de acordo com o princípio ALARP, ou tão baixo quanto razoavelmente praticável, o que significa que o risco deve ser tão baixo quanto razoavelmente possível.
O objetivo do teste é garantir que a probabilidade de falha do sistema de monitoramento quando uma intervenção for necessária seja minimizada ao máximo. Essa chamada Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD) deve ser minimizada para um risco aceitável. Ao testar as funções de segurança e alarme do sistema em uma frequência predefinida, a empresa pode demonstrar que está fazendo todo o possível para garantir a segurança de última geração. Isso garante a conformidade com a exigência legal de implementar o maior número possível de medidas de segurança para redução de riscos e com as normas relacionadas ao monitoramento de máquinas (IEC 61511, IEC 61508 e IEC 62061). Além disso, um ambiente de trabalho seguro contribui para uma cultura corporativa positiva.
Nível de Integridade de Segurança (SIL)
O Nível de Integridade de Segurança (SIL) faz parte da Segurança Funcional. Em um sistema de monitoramento com certificação SIL, o fator de risco máximo aceitável é sempre considerado. O nível desse risco tolerável depende do nível SIL, que, por sua vez, depende da aplicação. Quanto mais alto for o nível SIL, menor será o risco tolerável. Entretanto, um nível SIL mais alto nem sempre é melhor. Para manter um determinado nível SIL, as funcionalidades de todo o loop devem ser testadas. Isso pode ser feito por meio da realização de vários testes de prova.
Teste do sistema de monitoramento de sobre-velocidade
O teste de um sistema de monitoramento de sobre-velocidade pode ser feito de várias maneiras. Pode haver um teste eletrônico de sobre-velocidade e um teste mecânico de sobre-velocidade. Há uma preferência pelo teste eletrônico em relação ao teste mecânico por dois motivos principais:
- Os testes mecânicos só podem ser realizados quando a máquina está off-line, o que acarreta custos elevados (desnecessários). O teste eletrônico permite que o usuário teste as máquinas enquanto elas estão em operação.
- Nos testes mecânicos, a turbina deve ser realmente levada a uma velocidade excessiva, criando uma situação insegura. Se o sistema de monitoramento de sobre-velocidade falhar, isso pode levar a acidentes graves. Esse foi o caso da usina de Duvha, na África do Sul, onde a turbina foi levada a uma velocidade excessiva durante o teste e explodiu após quatro segundos (veja as imagens abaixo).
O monitoramento eletrônico de sobre-velocidade permite que o usuário simule o sobre-velocidade durante a operação, possibilitando a verificação do disparo (artificial) da turbina. Há equipamentos que possibilitam a simulação de sobre-velocidade, permitindo que os sistemas de monitoramento de sobre-velocidade sejam testados.
Gerador de frequência IST 101
O IST 101 é um calibrador de velocidade compacto de 3 canais desenvolvido por especialistas do Istec para testes de monitoramento de máquinas. A ferramenta foi projetada para verificar a funcionalidade dos sistemas de monitoramento de velocidade excessiva, com base nas informações dos engenheiros de serviço de campo. A maioria dos geradores de frequência não possui três canais para verificar todas as funções relacionadas a sobre-velocidade, velocidade insuficiente e aceleração, mas o IST 101 é compatível com essas funções. Por meio de várias funções de teste (2oo3, 3oo3, etc.), o IST 101 pode, por exemplo, simular uma situação de sobre-velocidade e, em seguida, testar como o sistema de monitoramento responde. Dessa forma, o sobre-velocidade real não precisa ser criado, e situações perigosas são evitadas. Além disso, esses testes podem ser realizados durante a operação, pois o sistema de monitoramento reage artificialmente e não desliga de fato a turbina. Isso economiza custos significativos, dá ao usuário mais controle sobre a situação e evita riscos.
Adaptador de sonda IST 101
O adaptador de sonda IST 101 foi projetado para testar sensores de velocidade. O adaptador de sonda pode ser conectado ao gerador de frequência IST 101. Os sensores de velocidade analógicos e digitais podem ser testados com o IST 101 Probe Adapter. O IST 101 Probe Adapter funciona como uma roda de polo digital de 3 canais. Juntamente com o Gerador de Frequência, o adaptador permite o teste de um loop inteiro (incluindo sensores de velocidade). Isso permite a realização de um teste de prova completo, garantindo que um determinado nível SIL seja mantido. Ele também evita muitas das situações perigosas que surgem durante os testes mecânicos. Um investimento relativamente pequeno em comparação com os riscos associados a outros métodos. Além disso, a portabilidade do gerador de frequência e do adaptador de sonda garante a facilidade de uso. Uma bateria torna o gerador de frequência independente da fonte de alimentação durante o uso. As ferramentas são eficientes em termos de energia, o que as torna adequadas para uso a longo prazo.
