Parte 2/4: Utilização normativa da aspiração industrial na era da Indústria 5.0
Autor: Peter Haas, Special Application Coordinator, Especialista IVS, Nilfisk GmbH
O fabrico aditivo — em particular a impressão 3D de metais — evoluiu, nos últimos anos, de uma tecnologia promissora para se tornar um componente plenamente integrado na produção industrial. No entanto, os pós finos gerados durante estes processos não representam apenas um risco significativo para a saúde dos trabalhadores.
Quando materiais como alumínio, magnésio ou titânio se apresentam com um elevado grau de pureza, estamos também perante substâncias combustíveis e potencialmente explosivas. Por este motivo, a sua captação, inertização e eliminação estão sujeitas a normas particularmente rigorosas, que devem ser cumpridas de forma estrita para garantir a segurança do ambiente produtivo.
Por esta razão, esta segunda parte da série centra‑se em como as empresas da indústria transformadora podem utilizar sistemas profissionais de aspiração industrial para recolher de forma segura estes materiais perigosos. Além disso, o foco incide na Diretiva ATEX para instalações de produção, bem como nas aplicações ACD não classificadas, que exigem igualmente uma abordagem rigorosa em matéria de segurança e conformidade normativa.
Os pós gerados durante o processo produtivo surgem principalmente em segmentos de mercado que recorrem a tecnologias modernas de impressão 3D em metal. Este processo de fabrico baseado em laser, também conhecido como fabrico aditivo, não só permite um desenvolvimento eficiente de modelos e protótipos, como também se consolidou na produção de pequenas séries.
Especialmente quando se trata de fabricar de forma eficiente volumes reduzidos com geometrias complexas e estruturas internas, a tecnologia aditiva oferece vantagens claras face aos processos de fabrico subtrativos — como a maquinação CNC —, uma vez que melhora a eficiência na utilização de recursos e reduz ao mínimo o desperdício de material.
Na prática, por exemplo, o setor da tecnologia médica utiliza a impressão 3D em metal para o fabrico de componentes em titânio destinados a próteses. Também a
indústria automóvel e os setores aeroespacial e aeronáutico recorrem a este processo tanto em fases de desenvolvimento e prototipagem como na produção em série de componentes leves em alumínio, titânio ou magnésio.
O ponto crítico é o seguinte: durante o processamento destes materiais são gerados resíduos sob a forma de pó, que não só representam um elevado risco para a saúde, de acordo com as
classes de pó L, M y H (ver Parte 1 desta série), como também, pela sua natureza combustível e explosiva, constituem um risco real e significativo para as pessoas, as máquinas e o próprio produto.
Para além da impressão 3D em metal, o processamento de materiais compósitos envolve igualmente um elevado risco na gestão de pós explosivos. Seja na indústria de semicondutores, nos setores da energia eólica e solar ou no fabrico de baterias para a indústria automóvel, em todos estes ambientes são maquinados componentes constituídos por combinações de metais e plásticos. Como resultado, a utilização de
sistemas de aspiração certificados e conformes com a normativa torna‑se imprescindível para a captação segura de pós
combustíveis e
perigosos para a saúde.
E falando de mobilidade elétrica: esta evolução global coloca novos desafios de segurança ao longo de toda a cadeia de fornecimento. A questão de porque é que as baterias de lítio podem incendiar‑se de forma aparentemente espontânea está frequentemente relacionada com contaminações mínimas durante o processo de fabrico. Basta a inclusão de uma apara microscópica numa célula de bateria para provocar um defeito grave e potencialmente crítico.
O fator de segurança: a Diretiva ATEX
Na avaliação dos riscos associados aos pós, é fundamental analisar a situação a partir de diferentes perspectivas:
- Primeira pergunta: as substâncias representam um risco para a saúde dos trabalhadores?
Nesse caso, aplica‑se a classe de pó definida no enquadramento normativo europeu EN 60335‑2‑69, já analisada na primeira parte desta série de especialistas.
- Segunda pergunta: as substâncias são combustíveis ou favorecem a explosão?
Então, para além da norma EN 60335‑2‑69, pode ser relevante a Diretiva de Produtos ATEX 2014/34/UE, que regula a classificação das zonas com risco de explosão e os requisitos aplicáveis aos equipamentos utilizados nestes ambientes.
Na análise do risco de explosão, o foco não está tanto na inalação das partículas, mas sim na sua concentração no ar do ambiente de trabalho. Um exemplo particularmente relevante é o alumínio, um material altamente inflamável sob a forma de pó. Enquanto no estado sólido ou como semiproduto apresenta grande estabilidade, sob a forma de pó inflama‑se com extrema rapidez.
A causa reside na reduzida massa das partículas, que impede uma dissipação adequada do calor. Como consequência, a temperatura destas partículas aumenta até ocorrer a ignição ou mesmo uma explosão. Um comportamento semelhante é observado nos pós metálicos de magnésio, titânio ou zircónio.
Quando estas partículas finas estão presentes numa concentração suficiente, basta uma fonte mínima de ignição, como uma descarga eletrostática, para desencadear uma explosão com consequências devastadoras. De um modo geral, aplica‑se uma regra clara: quanto mais fino é o pó, maior é o risco de explosão.
Neste contexto, a Diretiva ATEX proporciona clareza e segurança jurídica no Espaço Económico Europeu, uma vez que estabelece de forma harmonizada como devem ser efetuadas a captação, a eliminação e o isolamento de substâncias com risco de explosão. Numerosos tipos de pós potencialmente explosivos são classificados como aplicações em atmosferas potencialmente explosivas (ATEX), o que implica que os equipamentos de aspiração utilizados tenham de ser certificados de acordo com requisitos adicionais e altamente específicos. Segue‑se um excerto:
- Os equipamentos elétricos devem cumprir os requisitos estabelecidos na norma VDE 0165, relativa ao planeamento, seleção e instalação de instalações elétricas. Isto aplica‑se, por exemplo, aos sistemas eletrónicos de controlo, que devem estar isentos de possíveis fontes de ignição.
- O equipamento deve apresentar, no mínimo, um grau de proteção IP54.
- Os equipamentos devem estar identificados com a temperatura superficial atingida durante o funcionamento contínuo, sempre que esta ultrapasse os 80 °C. Em qualquer caso, a temperatura superficial não deve exceder os 135 °C.
- Os motores elétricos devem dispor de proteção contra curto‑circuitos, sobreaquecimento por sobrecarga e falhas de fase.
- O ar expelido pelo aspirador deve ser direcionado de forma a não provocar a ressuspensão do pó depositado. A este respeito, a velocidade de expulsão não deve exceder 1 m/s a uma altura de 50 mm acima do nível do solo.
- As partes condutoras da máquina — incluindo acessórios como o tubo de aspiração e o bocal manual — devem estar ligadas à terra para evitar cargas eletrostáticas.
- Deve ser utilizado um sistema específico de ligação à terra, que garanta essa ligação e impeça qualquer confusão com acessórios não condutores.
- A resistência da ligação à terra não deve exceder 1 Ω.
- A carcaça do depósito deve ser fabricada em material de muito baixa inflamabilidade.
- Os aspiradores devem estar claramente identificados com a seguinte indicação: “Apto para a zona 22 em áreas com risco de explosão por pó”.
- Adicionalmente, o equipamento deve apresentar a marcação correspondente à classe de pó L, M ou H, de acordo com os requisitos aplicáveis.
Na eliminação de pós explosivos, assume particular importância a certificação dos sistemas de aspiração para a Zona 22. Esta zona delimita uma área física na qual, em condições normais de funcionamento, a presença de uma atmosfera potencialmente explosiva sob a forma de nuvem de pó em suspensão não ocorre habitualmente ou apenas surge por curtos períodos.
Atenção a combinações complexas
Quando são gerados pós que são simultaneamente explosivos e perigosos para a saúde, o aspirador industrial utilizado deve cumprir em simultâneo os requisitos da norma IEC/EN 60335‑2‑69 e da Diretiva ATEX 2014/34/UE. Mas não é tudo.
A norma DIN 1403 define ainda três classes de explosão de pó — St 1, St 2 e St 3 — que permitem classificar com maior precisão o nível de risco dos pós em ambientes de produção industrial. Enquanto os materiais classificados como St 1 apresentam um risco relativamente baixo, a classe St 2 descreve um risco médio e a St 3 um risco elevado de explosão.
Em função desta classificação, os aspiradores industriais utilizados devem cumprir requisitos adicionais específicos, tanto na captação como na eliminação segura dos materiais.
Um exemplo prático: num processo de impressão 3D em metal é utilizado pó de alumínio como material de base. Este material é classificado, por um lado, como pó de classe M e, por outro, como uma substância facilmente inflamável e explosiva. Neste contexto, o processo de fabrico aditivo decorre no interior de uma “zona ATEX 22”, previamente definida pelo responsável de segurança.
A tecnologia de aspiração utilizada deve cumprir simultaneamente os requisitos da classe de pó M e dispor de uma certificação ATEX específica para a Zona 22. Além disso, existe a obrigação de cumprir as diretrizes de eliminação correspondentes à classe de explosão St 3.
Isto implica, na prática, a utilização de aspiradores especiais com banho de óleo ou de água, concebidos para a neutralização segura dos pós de alumínio aspirados. Para o processo de inertização, estes equipamentos incorporam depósitos de separação por imersão, nos quais o pó perigoso é recolhido e submerso em óleo mineral ou água, reduzindo de forma eficaz o risco de ignição ou explosão.
O que fazer com pós combustíveis fora das zonas ATEX protegidas?
Uma vez que as zonas ATEX implicam requisitos particularmente rigorosos, coloca‑se uma questão fundamental: quem é responsável pela sua definição?
Esta tarefa é realizada através de inspeções exaustivas das áreas relevantes — principalmente zonas de produção — efetuadas pelo responsável de segurança da empresa, em alguns casos em conjunto com um representante da entidade seguradora de acidentes de trabalho do setor metalúrgico. Em conjunto, determina‑se em que áreas devem ser definidas zonas ATEX, que passam a ser consideradas zonas “classificadas”.
Com o objetivo de proteger as trabalhadoras e os trabalhadores, as áreas com risco de explosão nas empresas estão a ser delimitadas com critérios cada vez mais rigorosos por parte das entidades de prevenção.
No entanto, é importante salientar o seguinte: existem também áreas não sujeitas a esta classificação, onde, ainda assim, se trabalha com pós combustíveis. Nestas zonas “não classificadas”, é suficiente a utilização de sistemas de aspiração conformes com ACD, equipados com acessórios antiestáticos
(ACD: Appliance for Combustible Dust).
E como continua tudo isto?
A complexa interação entre normas e requisitos regulamentares representa um desafio fundamental para muitas empresas. Esta situação é agravada não só pela crescente ênfase na “centralidade da pessoa” no atual discurso da Indústria 5.0.
As linhas de produção automatizadas exigem sistemas de aspiração altamente inteligentes, capazes de interagir em tempo real com os processos e, ao mesmo tempo, de cumprir todas as exigências normativas aplicáveis. Não é, por isso, surpreendente que as entidades de certificação externas estejam a assumir um papel cada vez mais relevante e funcionem como um claro critério de diferenciação entre fornecedores.
Mais detalhes sobre este tema na próxima parte da série de especialistas da Nilfisk.