Compreender a Norma API 670
API 670 (Norma 670 do American Petroleum Institute: «Sistemas de Proteção de Máquinas») é a norma industrial reconhecida mundialmente que especifica os requisitos mínimos para os sistemas de monitorização de vibração, temperatura e posição que proporcionam alarme automático e proteção contra paragem para máquinas rotativas críticas nas indústrias petrolífera, química e de produção de energia. Define os tipos e quantidades de sensores, os pontos de ajuste de alarme e desligamento, os requisitos de redundância, os procedimentos de teste e os critérios de conceção do sistema — tudo com o objetivo de garantir a fiabilidade proteção de máquinas contra falhas catastróficas. Nos casos em que orientações gerais, tais como ISO 20816 explica como avaliar gravidade 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 conformidade com a norma API 670 é obrigatória para a maioria das turbomáquinas de grande porte (com potência superior a cerca de 10 000 HP) utilizadas no setor dos hidrocarbonetos e é amplamente adotada como melhor prática muito para além da indústria petrolífera. Representa a abordagem consensual 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
- Geradores e motores com potência superior a ~10 000 HP
- Expansores e sopradores
- De um modo geral, turbomáquinas críticas nos setores do petróleo e da energia
Quando é necessário
- Equipamento com mais de ~10 000 HP — normalmente obrigatório
- 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 os sensores a utilizar e os níveis indicativos a partir dos quais o sistema deve intervir. As principais medições são a vibração radial, a posição axial, uma referência de fase e a temperatura dos rolamentos.
Monitoramento de vibração radial
- Sensores: XY sonda de proximidade pares em cada rolamento (um mínimo de quatro sondas por máquina, duas por rolamento).
- Medição: haste deslocamento em relação ao rolamento — as sondas de correntes parasitas sem contacto monitorizam o próprio eixo, e não a caixa.
- Alarme: normalmente 10–15 mils (250–380 µm) pico a pico.
- Viagem: normalmente 25 mils (635 µm) de pico a pico.
- Tempo de resposta: menos de 1 segundo desde a deteção do disparo até ao início do desligamento.
Monitoramento da posição axial
- Sensores: duas sondas de deslocamento axial (redundantes).
- Propósito: monitor chumaceira axial estado e posição axial do rotor.
- Alarme/Viagem: 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.
- Viagem: tipicamente 110-120 °C.
3. Redundância e votação
Um sistema de proteção só é útil se disparar em caso de falhas reais e não reagir a falsas alarmes. 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 se emitir um aviso.
- 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.
Monitorar redundância
- 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.
Registro de dados
- Monitorização contínua de todos os parâmetros.
- Detecção 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 equilíbrio no terreno
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 equilíbrio, 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 norma API 670 é a norma fundamental para os sistemas de proteção de máquinas nas indústrias petrolífera, química e energética. Ao definir as configurações dos sensores, a redundância, os níveis de alarme e de desligamento, bem como os ensaios, garante uma proteção consistente e fiável em instalações de todo o mundo, prevenindo falhas catastróficas nas turbomáquinas através de um monitorização comprovada e de um desligamento automático.
