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 excedido, pois isso colocaria tensão excessiva na estrutura da turbina. Quando esse limite é excedido, isso é chamado de sobre-velocidade; a turbina está girando em um número excessivo de rotações por minuto. A sobre-velocidade em uma turbina pode levar a situações muito perigosas. Tais 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 tenha uma velocidade de resposta adequada, caso seja necessário. Isso é exigido por várias normas na indústria 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 é frequentemente prescrita pelo fabricante no manual do sistema. No entanto, um risco nunca pode ser completamente eliminado. A mitigação de riscos é realizada de acordo com o princípio ALARP (tão baixo quanto razoavelmente praticável), o que significa que o risco deve ser tão baixo quanto for razoavelmente possível.
O objetivo dos testes é garantir que a probabilidade de falha do sistema de monitoramento quando for necessária uma intervenção seja minimizada tanto quanto possível. A chamada Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD) deve ser reduzida a um risco aceitável. Ao testar as funções de segurança e de alarme do sistema com uma frequência predefinida, uma empresa pode demonstrar que está fazendo todo o possível para garantir segurança de ponta. 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 certificado pelo SIL, o fator de risco máximo aceitável é sempre considerado. O grau desse risco tolerável depende do nível de SIL, que, por sua vez, depende da aplicação. Quanto mais alto o nível de SIL, menor o risco tolerável. No entanto, um nível de SIL mais alto nem sempre é melhor. Para manter um determinado nível de SIL, as funcionalidades de todo o circuito devem ser testadas. Isso pode ser feito por meio da realização de vários testes de verificação.
Testes do Sistema de Monitoramento de Sobre-velocidade
O teste de um sistema de monitoramento de sobre-velocidade pode ser realizado de várias maneiras. Podem existir testes eletrônicos e testes mecânicos de sobre-velocidade. Há uma preferência pelos testes eletrônicos em detrimento dos mecânicos por duas razões principais:
- Os testes mecânicos só podem ser realizados quando a máquina está desligada, o que acarreta custos elevados (desnecessários). Os testes eletrônicos permitem que o usuário teste as máquinas enquanto elas estão em operação.
- Em testes mecânicos, a turbina deve, de fato, ser levada à supervelocidade, criando uma situação de risco. Se o sistema de monitoramento de supervelocidade falhar, isso pode levar a acidentes graves. Esse foi o caso na usina de Duvha, na África do Sul, onde a turbina foi levada à supervelocidade durante os testes e explodiu após quatro segundos (veja as imagens abaixo).
O monitoramento eletrônico de sobre-velocidade permite que o usuário simule sobre-velocidade durante a operação, possibilitando a verificação do desligamento (artificial) da turbina. Existem equipamentos que permitem a simulação de sobre-velocidade, possibilitando o teste de sistemas de monitoramento de sobre-velocidade.
Gerador de Frequência IST 101
O IST 101 é um calibrador de velocidade compacto de 3 canais desenvolvido por especialistas da Istec para testes de monitoramento de máquinas. A ferramenta foi projetada para verificar a funcionalidade de sistemas de monitoramento de sobre-velocidade, com base em sugestões de 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 oferece suporte a 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, não é necessário criar um sobre-velocidade real, e situações perigosas são evitadas. Além disso, esses testes podem ser realizados durante a operação, já que o sistema de monitoramento reage artificialmente e não desliga a turbina de fato. Isso gera uma economia significativa de custos, 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. Tanto sensores de velocidade analógicos quanto digitais podem ser testados com o adaptador de sonda IST 101. O adaptador de sonda IST 101 funciona como uma roda polar digital de 3 canais. Juntamente com o gerador de frequência, o adaptador permite o teste de um circuito completo (incluindo sensores de velocidade). Isso permite a realização de um teste de validação completo, garantindo a manutenção de um determinado nível de SIL. Além disso, 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 tanto do Gerador de Frequência quanto do Adaptador de Sonda garante facilidade de uso. Uma bateria torna o Gerador de Frequência independente da fonte de alimentação durante o uso. As ferramentas são energeticamente eficientes, tornando-as adequadas para uso de longo prazo.
