Compreender a Norma API 670
API 670 (Norma 670 do American Petroleum Institute: “Machinery Protection Systems”) é a norma industrial globalmente reconhecida que especifica os requisitos mínimos para os sistemas de monitorização de vibração, temperatura e posição que fornecem alarme automático e proteção por paragem para máquinas rotativas críticas nas indústrias petrolífera, química e de produção de energia. Define tipos e quantidades de sensores, funcionalidade de alarme e disparo, requisitos de redundância, procedimentos de ensaio e critérios de conceção do sistema — tudo visando uma fiável proteção de máquinas contra falhas catastróficas. Nos casos em que orientações gerais, tais como ISO 20816 explica como avaliar severidade da vibração; a norma API 670 indica como construir o sistema de instalação permanente que relógios a máquina e desliga-a antes que ela se autodestrua.
A API 670 é normalmente especificada pelos compradores para turbomáquinas críticas em serviço de hidrocarbonetos — a sua aplicabilidade é definida pelo comprador, pela criticidade da máquina e pela especificação do projeto, e não por qualquer limiar universal de potência — e é amplamente adotada como boa prática muito para além da indústria petrolífera. Representa a abordagem de consenso para proteger máquinas críticas, ponderando a segurança e a fiabilidade em relação à implementação prática.
1. Âmbito e aplicabilidade
A norma visa as máquinas cuja avaria imprevista seria mais perigosa ou mais dispendiosa — normalmente equipamentos de grande porte, de alta velocidade e de linha única, sem peças sobressalentes instaladas.
Equipamentos Cobertos
- Turbinas a vapor e a gás
- Compressores centrífugos e axiais
- Bombas centrífugas em serviço crítico
- Grandes geradores e motores em serviço crítico
- Expansores e sopradores
- De um modo geral, turbomáquinas críticas nos setores do petróleo e da energia
Quando é necessário
- Sempre que o comprador ou a especificação do projeto a exigir — tipicamente grandes linhas de máquinas sem redundância e de elevada consequência
- Serviço crítico (sem backup, falha com graves consequências)
- Requisitos contratuais entre o comprador e o vendedor
- Normas de engenharia da empresa
- Frequentemente aplicada de forma voluntária como boa prática reconhecida
2. Requisitos essenciais
A norma API 670 estabelece o que para medir, quantos sensores a utilizar, e como as funções de alarme e disparo devem comportar-se. Os valores reais dos setpoints não são fixados pela norma — são estabelecidos para cada máquina pelo comprador e pelo OEM, com base no projeto da máquina, nas folgas dos rolamentos e no comportamento rotodinâmico. As principais medições são vibração radial, posição axial, uma referência de fase e temperatura dos rolamentos.
Monitorização de vibração radial
- Sensores: XY sonda de proximidade pares em cada rolamento (um mínimo de quatro sondas por máquina, duas por rolamento).
- Medição: veio deslocamento em relação ao rolamento — as sondas de correntes parasitas sem contacto monitorizam o próprio eixo, e não a caixa.
- Alarme/Disparo: setpoints in pico a pico de deslocamento são específicos de cada máquina — definidos pelo comprador e pelo OEM a partir das folgas dos rolamentos e da análise rotodinâmica, e não fixados como valores universais pela norma.
- Tempo de resposta: menos de 1 segundo desde a deteção do disparo até ao início do desligamento.
Monitorização da posição axial
- Sensores: duas sondas de deslocamento axial (redundantes).
- Propósito: monitor chumaceira axial estado e posição axial do rotor.
- Alarme/Disparo: ajustar de acordo com a folga axial disponível.
Referência de fase (Keyphasor)
- Sensores: dois keyphasor sondas (redundantes).
- Propósito: sincronização de uma vez por volta para fase e medição da velocidade.
- Exigência: obrigatório para uma análise completa do rotor — sem ele, não é possível gerar gráficos como os de Bode, polares e de órbita.
Temperatura do rolamento
- Sensores: dois RTDs por rolamento (redundantes).
- Alarme: tipicamente 95-105 °C.
- Disparo: tipicamente 110-120 °C.
3. Redundância e votação
Um sistema de proteção só é útil se disparar em caso de falhas reais e permanecer silencioso perante as falsas. A norma API 670 alcança este equilíbrio através de sensores redundantes que alimentam uma lógica de votação.
Redundância de sensores
- Um mínimo de dois sensores para cada parâmetro crítico.
- Impede que uma falha num único sensor desative a proteção.
- Permite que a lógica de votação distinga eventos reais de falhas nos sensores.
Lógica de votação
- 2 de 2 (E): os dois sensores têm de estar de acordo antes de ser emitido um disparo.
- 2 de 3: Se dois dos três sensores forem acionados, é desencadeada uma ação — a configuração preferida para as máquinas mais críticas.
- Propósito: encontrar o equilíbrio entre a prevenção de disparos indesejados e a necessidade de uma proteção fiável contra falhas.
Redundância de monitores
- Por vezes, são especificados suportes para dois monitores.
- Fontes de alimentação independentes para cada canal.
- Conceção à prova de falhas em toda a cadeia.
4. Funcionalidades e testes do sistema
Funções necessárias
- Visualização em tempo real de todos os parâmetros monitorizados.
- Funções de alarme e desligamento com tempos de atraso configuráveis.
- Confirmação e reinicialização do alarme.
- Bode e órbita gráficos para diagnóstico.
- Registo de eventos e arquivo histórico.
- Ferramentas de software de diagnóstico.
Registo de dados
- Monitorização contínua de todos os parâmetros.
- Deteção de transientes de arranque e desligamento, momentos em que muitos problemas se manifestam pela primeira vez.
- Instantâneos de dados de eventos de alarme.
- Arquivo histórico de longo prazo.
Aceitação e testes periódicos
A norma API 670 especifica um programa de ensaios estruturado para que a proteção seja comprovada antes da entrada em serviço e se mantenha comprovada ao longo de toda a vida útil:
- Teste de Aceitação na Fábrica (FAT): O sistema completo é testado antes do envio — todas as funções são verificadas, a calibração é confirmada e a documentação é fornecida.
- Teste de Aceitação no Local (SAT): Após a instalação, um teste funcional completo verifica todos os canais dos sensores, testa as funções de alarme e desligamento e verifica se o sistema está em conformidade com as especificações.
- Testes periódicos: Os testes funcionais trimestrais ou anuais permitem confirmar se os circuitos de disparo continuam a funcionar, verificar novamente a calibração dos sensores e manter a documentação atualizada.
5. Revisões, normas relacionadas e equilibragem no local
O 5ª Edição (2014) modernizou a norma para sistemas digitais, acrescentou requisitos de cibersegurança, atualizou as especificações dos sensores e melhorou os procedimentos de ensaio; é a versão mais amplamente implementada atualmente. A API 670 também faz parte de uma família de documentos relacionados:
- API 617: compressores axiais e centrífugos.
- API 610: bombas centrífugas.
- API 684: análise da dinâmica do rotor.
- ISO 7919: limites de vibração do eixo (o equivalente, em relação ao eixo, às medições da carcaça).
- ISO 20816: Limites de vibração do alojamento do rolamento (anteriormente ISO 10816).
É importante esclarecer o que a norma API 670 estabelece não O que faz: protege uma máquina, mas não a repara. Quando o sistema permanente deteta um pico crescente de 1× a partir de desequilíbrio, a reparação continua a ser um trabalho de equilibragem, normalmente realizado no local. Um analisador portátil de dois canais, como o Balanset-1A complementa uma instalação API 670 precisamente nesta lacuna — medindo a amplitude e a fase de 1× nos próprios rolamentos da máquina, calculando os pesos de correção e verificando o desequilíbrio residual após a reparação, sem mexer nas sondas de proteção fixas.
Em suma, a API 670 é a norma fundamental para sistemas de proteção de máquinas nas indústrias petrolífera, química e de energia. Ao especificar configurações de sensores, redundância, funcionalidade de alarme e disparo e ensaios, assegura uma proteção consistente e fiável em instalações de todo o mundo, prevenindo falhas catastróficas em turbomáquinas através de monitorização comprovada e paragem automática.
