seguridad intrinseca

8/3/2019 Seguridad Intrinseca

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Interface ExInterface Ex

IntroduccinIntroduccin a la Teora dea la Teora deProteccin contra explosinProteccin contra explosin

con nfasis en la Seguridadcon nfasis en la SeguridadIntrnseca (IS)Intrnseca (IS)

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Industrias Target

Industria qumica

Industria farmaceutica

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Industria petroqumica


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Requisitos para la explosinTringulo de explosinCombustible Comburente

AireOxgenoprocedente decompuestosqumicos

Gas,vapores,nieblas y polvosinflamables

Fuente de Ignicin

Chispas, arcos, superficiescalientes en equipos elctricos...

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Requisitos para la explosinlmites de la explosin

Atmsfera explosiva

LEL UEL

0% 100%

Demasiadopobre

Demasiadorica

2,3 83acetylenoVol.-% gas inflamable

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Medidas Secundarias deproteccin contra explosin

Medidas que previenen la ignicin enuna atmsfera explosiva

Ejemplo:

Modos de proteccin contra explosin ( Ex i, Ex d, Ex e,Ex p, ... etc.)

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Clasificacin de zonas en Europa

(Futuro standard en U.S.)

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ZonasZona 0: Area en la cual la mezcla explosiva aire/gas est

presente de forma continua o por perodos detiempos muy largos (>1000 h/ao)

Zona 1: Area en la cual la mezcla explosiva aire/gas esdifcil que se produzca en condiciones defuncionamiento normales (10-1000 h/ao)

Zona 2: Area en la cual la mezcla explosiva aire/gasraramente se produce pero si ocurre, slo es por

perodos de tiempo muy cortos (< 10 h/ao)


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Clasificacin de zonas en Norte

America

Division 1: El peligro puede producirse duranteEl peligro puede producirse durantefuncionamiento normalfuncionamiento normal

Division 2: El peligro slo ocurre en caso de funcionamientoEl peligro slo ocurre en caso de funcionamientoanormalanormal.

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Clasificacin de zonas en Norte

America

Las zonas podran ser:

Clase I: Gases o vapores (a su vez subdividido en 4 grupos:A, B, C y D dependiendo del tipo de gas presente).

Clase II: Polvos (subdividido en 3 grupos: E, F y Gdependiendo en el tipo de polvo).

Clase III: Fibras (sin subdivision).

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Zona 1

(US: Div. 1)Zona 0

(US: Div. 1)

Zona 2(US: Div. 2)

Nota: La mayora de los gases explosivos son mspesados que el aire

Zona 1

Clasificacin de zonas

Ejemplo: Tanque diseado para lquidos combustibles


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Comparacin entre zonas y sistemade clases y divisiones

CENELEC / IEC (USA / CANADA)Gas, vapory niebla

Zona 0Zona 1Zona 2

Class I Division 1

Division 2Polvo Zona 20

Zona 21Zona 22

Class II Divison 1

Divison 2Fibras Zona 20

Zona 21Zona 22

Class III Division 1

Division 2

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Categorias/Zonas (Segn normas Europeas)

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0

12

01

2

3(22)

(21)

(20)

Debe de instalarse en

Polvo

Dispositivos por categora:Zona


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Smouldering fire inside PCignite an explosive atmosphere

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Division por grupos de actividad(Normas europeas)

Industria minera

GRUPO I

Sobre tierra

GRUPO II

Resto de reas; industriaqumica y petroqumica, silos,etc. (varios gases y polvos

combustibles)

excavacin bajo tierra(metano/polvo de carbn)


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Modos de proteccin contra explosin

Equipos elctricos para el uso en reas

pptencialmente explosivas (clasificadas)

(FM CLASS NUMBER 3600)Requisitos generales

o(EN 50014)

Contiene los requisitos bsicos para todos

los modos de proteccin contra explosin

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Tipo de proteccin nEN 50021

Atmsfera explosivarincipioRequisitos adicionales para aparatos elctricos decalidad industrial

Concepto de proteccinSeguro en operacin normal. No se consideranfallos.Area de aplicacinEletronica, Tecologa de Medida y Control, Energia

Variantes- nA aparatos que no provocan chispas- nC aparatos que provocan chispas

- nR respiracin restringida- nL limitacin de energa

- nP presurizacin simplificada Para el uso en zona 2

No necesita aprobacin EC

Ejemplo: II 3G EEx nL II B T4

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Encapsulado antideflagrante dEN 50018

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Atmsfera explosivarincipioExplosin posible pero controlada

al estar contenida en envolventeresistente a sobrepresin

Concepto de protecinEncapsulado en envolvente slidacon unin mediante juntaantideflagrante.

Area de aplicacinMotores, equipos de conmutacin,electrnica de potencia

Para uso en zonas : 1, 2

Necesaria aprobacin EC

Ejemplo: II 2G EEx d IIB T6


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Inmersin en aceite oEN 50015

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PrincipioIgnicin posible pero bajo control

Concepto de protecinInmersin de los aparatos en aceite

Area de aplicacinElectrnica, transformadores,condensadores, rels

Ejemplo : II 2G EEx o II

Atmsfera explosiva




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Relleno de arena qEN 50017

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PrincipioFuentes de ignicin bajo control

seguroConcepto de protecinInmersin de los aparatos en arena


Ejemplo : II 2G EEx q II

Atmsfera explosiva




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Encapsulado mEN 50028

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PrincipioFuentes de ignicin bajo controlseguro

Concepto de protecinInmersin de los aparatos encompuestos qumicos


Ejemplo : II 2G EEx m II

Atmsfera explosiva




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Seguridad aumentada eEN 50019

Atmsfera explosivarincipio

Pprevencin segura de fuentes de

ignicinConcepto de protecinMedidas especiales que previenen laaparicin de fuentes de ignicin enoperacin normal

Area de aplicacinMotores, transformadores, lamparas,

bornas de conexin. Para uso en zonas : 1, 2

Necesaria aprobacin ECjemplo : II 2G EEx e IIC T3

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Seguridad Intrnseca iEN 50020

PrincipioChispas o efectos trmicos sonposibles pero no suficientes para

iniciar una explosinConcepto de protecinLimitacin de energa. Se

consideran fallosArea de aplicacinElectrnica, equipos de control ymedida

Atmsfera explosiva

Para uso en zonas : 0, 1, 2


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Ejemplo : II 1G EEx ia IIC T6

Seguridad Intrinseca:


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Seguridad Intrinseca:Origen en sistema de sealizacin en minas, 1910

pala

Lineasdesaisladas

campana

bateria

Acidente:1913 en Gales del Sur

(439 muertos)


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Seguridad Intrinseca

La energa disponible en la zona peligrosa no debeser capaz de iniciar una atmsfera explosiva debidoa arcos o temperaturas superficiales, bajocondiciones de funcionamiento normales e inclusoante fallo en el equipo.

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Seguridad Intrinseca Limitacin


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Seguridad Intrinseca = Limitacinde energa

>> limitando tensin y al mismo tiempo

>> limitando corriente y al mismo tiempo

>> limitando la posible energia almacenada

(por medios inductivos o capacitivos)

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Circuito bsico para la limitacin

de tensin y corriente

entradasalida

Imax

R Vz

Max. Corriente de salida: Imax =VzR

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Fiabilidad de los componentes

Sensibilidad de los

componentes:

Deben de estar presentes en doble o triple configuracin

Componentes

robustos:

Un componente es suficiente!

Diodos Zener Condensadores

Resistencias TransformadoresFusibles Opto Acopladores

Transistores

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ExR F

D1 D2 D3

con 2 diodos ibcon 3 diodos ia

EntradaSalida230 VACI0

U0

Barreras de seguridad

Los fusibles protegen los diodos zener29 / JS / PI / 29.12.2004


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Consideracin de fallos en los equipos deSeguridad IntrnsecaEN 50020 chapter 5.2, 5.3

Un fallo permitido:categora ib Zonas 1,2

Dos fallos permitidos:categora "ia" Zona 0*, 1,2

* en combinacin con aislamiento electrico

(EN60079-14 chapt. 12.3)

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Desventajas de la tecnologa de barreraszener Necesita de puesta a tierra Sensor/actuador no deben estar referenciados a tierra Errores de medida (debido a la tierra) Corrientes de fuga debidas a los diodos zener

En Alemania est especificado el aislamiento elctrico parazona 0 (EN 60079-14)

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Comparado con la tecnologa de barreras zenerVentajas del aislamiento elctrico

No necesaria puesta a tierra Sensor puede ir referenciado a tierra no hay errores de medida(debidos a lazos de tierra) no hay corrientes de fuga por los diodos zener no problemas de temperatura en la resistencialimitadora

En Alemania est especificado el aislamiento elctrico parazona 0 (EN 60079-14)

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Puesta a tierra de los circuitos de SILos circuitos de seguridad intrnseca pueden:

- Estar aislados de tierra.

- Estar conectados a tierra en un punto dentro detodo el lazo de SI

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Puesta a tierra de los circuitos de SIPuesta a tierra en varios puntos:

- Dentro de cada circuito elctrico aislado.

- Pero cada circuito slo con un punto a tierra.

Sistemas de Instrumentacion con barreras de

seguridad sin aislamiento elctrico deben serpuestas a tierra

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ExX -AreaSalida

24V

Non Ex area

energy limitation gatingconnection protectioncircuit

supply

Componentes responsables de laseguridad intrnseca.

protection circuit

Aislamiento de 3-vas Alim.

intrinsic NON-Exelectrical isolation

Aislador galvnico de Seguridda Intrinseca(esquema)

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Ejemplo: FalloTermopar en atmsfera explosiva

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max. 75mV

Explosin posible

calentamientoalentamiento

mVI

I

mV

Fallo: 230V24 V

24 V

Non-Exx


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Proteccin contra Explosionroteccin contra ExplosionSeguridad Intrinseca EExeguridad Intrinseca EEx iI. Seguridad Intrnseca

II. Limitacin de tensin, corriente y energa

III. Energia de ignicin

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EEx i


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EEx i - Grupo IIGrupo IISubclasificacion para EEx i

II A (p.e.: propano)II B (p.e.: etileno)II C (p.e.: hydrogeno)Ms inflamable

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Razones para la energa deignicin:

corriente en R, L y tensin en C


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de atmosferas potencialmente explosivasEnerga mnima de ignicin

Curva de Ignition

I [A]

U [V]

IIC

IIBIIA

Ejemplo:IIC = hydrogenoIIB = etilenoIIA = propanoEnergia:E = R IE = C U2E = L I

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Proteccin contra Explosionroteccin contra ExplosionSeguridad Intrinseca EExeguridad Intrinseca EEx i

I. Seguridad Intrnseca



IV. Temperatura

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TemperaturaPeligro de ignicin debido a temperaturassuperficiales

Grupo II: Clases de temperatura T1, T2, ..., T6

gas, vapor o niebla Temperatura deignicin

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Clases de temperatura Grupo IITemperature

classmaximum surface temperature[C]

Ignition temperature [C]

T1 450 > 450

T2 300 > 300 200 135 100 85


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Temperatura de ignicinclases de temperatura

Clases de temperaturade los aparatoselctricos

Temperatura de ignicinde los gasesammonia 630methane 595hydrogen 560propane 470ethylen 425butane 365

cyclohexan 259diethyl ether 170carbon bislphide 95

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Datos clave de los gases


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gcombustibles

Material T znd[C]

temperatureclass

Eminin J

Group

Ethylether 170 T4 190 II B

Ethylen 425 T2 82 II B

Ammonia 630 T1 680.000 II A

Butane 365 T2 250 II AMethane 595 T1 280 I / IIA

Propane 470 T1 250 II A

Carbon bisulphide 95 T6 9 II C

Hydrogen 560 T1 19 II C

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roteccin contra Explosion


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Proteccin contra ExplosionSeguridad Intrinseca EExeguridad Intrinseca EEx iI. Seguridad Intrnseca



IV. Temperatura

V. Espacios de aire y lneas de fuga

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Espacios de aire y lneas de fuga

Lnea de fuga

Espacio de aire

Espacio de aire

Lnea de fuga

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Distancias mnimas en circuitos de SI

Distancia entre bornas: > 50mm

Distancia entre doscircuitos de SI: > 6mm

Distancia entreEx y no-Ex: > 50mm

Use informations from EN 50020; 6.3.1 and picture 1 (not table 4)

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Proteccin contra Explosionroteccin contra Explosion


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Seguridad Intrinseca EExeguridad Intrinseca EEx iI. Seguridad Intrnseca



IV. Temperatura

V. Espacios de aire y lneas de fugaVI. Requisitos

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Fiabilidad de los componentesComponentes sensibles:

Diodozener

condensador

transistor

Deben estar presentes:doble: EEx ibtr iple: EEx ia

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Fiabilidad de los componentesComponentes robustos:

resistenciastransformadore

s fusibles

optoacopladores

Un solo componente es suficiente!

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IV. Temperatura


VII. Aparatos Simples

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Aparatos simplesPT 1001.

NAMUR sensor (proximity switch)2.

TermoparPhoto celulas

3.

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Aparatos simplesRequisitos de las fuentes de energa

U 1,5 VI 100 mAP 25 mWParametros elctricos mximos :

Apartos simples:- no necesitan aprobacin- pero deben estar conformes a EN 50020

EN 50020; Chap. 5.4

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IV. Temperatura



VIII. Ejemplos, marcado

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Aplicacin


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Aparato electrico Transductor de medida

Area peligrosa Area no peligrosa

mVII

Aparato asociado

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Aparatos Electricos


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4...20mA SPS

24V

Aparato de seguridad Intrinseca:Puede usarse en zonas peligrosas.Todos los circuitos son de SI.

Ejemplo:transductor de cabeza

Equipo electrico asociado:Contiene circuitos de SI y no-SI.No puede usarse dentro de una zonapeligrosa sin el uso de alguna medida

adicional de proteccin

Ejemplo:Repetidor

Marcado


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Intrinsically safeelectrical apparatus:EEx ia IIC T6II 1 GDe.g.: head transducer

Associated electricalapparatus:[EEx ia] IICII (1) GDe.g.: repeaterSPS

24V

4...20mA

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Datos tcnicos de seguridad


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Proof the requirements of IS (EN 60079-14 Chap. 12.2.5)

[EEx ia] II C

associated apparatusEX-AreaU iI iPi

Ci + CC cableLi + LC cable

> Uo> Io> Po

Non-Ex

< Co< Lo

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CC cable = ca. 140 - 200 nF/km

LC cable = ca. 0,8 - 1 mH/km

Cumplimiento de los requisitos de SI


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< o.k.>o.k.> o.k.

< o.k.> o.k.

E+H Prosonic T (FMU 130)EEx ia IIC T6U i = 30 VIi = 200 mAPi = 1 WLi = 0,12 mHC i = 0 F

Phoenix (PI/Ex-RPSS-I/I)II (1) G [EEx ia] IIC

Uo = 28 VIo = 95 mAPo = 0,65 WLo = 4,3 mHCo = 0,083 F

Ex-AreaSPS4...20 mA

24 V

Repetidor Smart



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IV. Temperatura



VIII. Ejemplos, marcado

IX. Resumen

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Resumen:


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Ventajas de la seguridad Intrnseca:

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Unico modo de proteccin admisible en Zona 0 Permite mantenimiento en tensin Seguridad para las personas ya que trabaja con tensiones y corrientes muybajas No necesita una construccin fsica complicada Smple, no energy-storing devices allowed Permanece seguro, incluso tras uno o varios fallos Instalacin sencilla gracias al aislamiento elctrico, la instalacin de tierra no

es crtica.

seguridad intrinseca

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