21 Seguridad Intrinseca

1

Laboratorio Oficial Madariaga C/ Alenza,1 y 228003-MADRID

Instalaciones Eléctricas de Control

SISTEMAS DE

SEGURIDAD INTRÍNSECA

Prf. Angel Vega Remesal



Medidas adoptadas en un circuito eléctrico

para que ninguna chispa, arco o efecto térmico,

producidos en las condiciones de ensayo previstas en la norma,

bien sea en funcionamiento normal

o en las condiciones específicas de fallo,

sea capaz de provocar la inflamación de una atmósfera explosiva dada

EN 50020 (aparatos)

EN 50039 (sistemas)

2


CATEGORÍA NIVEL DE PROTECCIÓN:

“ia” K=1,5 operación normal o con un fallo

K=1 con dos fallos independientes

apropiado para Zona 0

“ib”K=1,5 operación normal o con un fallo

K=1 con un fallo (+ condiciones)

apropiado para Zona 1

Más

seg

uro

CATEGORÍA (actual definición en EN50020)

NIVEL DE PROTECCIÓN (propuesta para evitar confusión con 94/9/CE)



Tipos de aparatos

Equipos asociados

Equipos Ex iTodas las partes del circuito

son de seguridad intrínseca

EEx ia IIC T4

Solo algunas partes del

circuito son de seguridad intrínseca.

Previstos para ser ubicados

en zona segura

[EEx ia] IIC


3


Ejemplos de tipos de aparatos

Equipos asociados

Equipos Ex iSensores

Transductores

Aparatos portátiles

Fuente de alimentación

Barrera zener

Repetidor



Aparatos simples

No acumulan energía

No generan energía

Disipación térmica despreciable

•Cajas de conexión

•Contactos libres de tensión

•Termopares

No requieren certificado

U ? 1,2 V

I ? 100 mA

P ? 25 mW

E ? 20 µJsim

ultá

neam

ente


4


Componentes indefectibles

Componentes (o conjuntos) que no es probable su fallo

?Resistencias

?Diodos

?Transformadores

?Condensadores

?Fotoacopladores

?.....


Su fallo es “contable”

Su fallo es siempre desde el lado de la seguridad

Se tienen en cuenta sobrecargas y tolerancias

Factor de seguridad

?PMAX ? 2/3 PN

?UMAX ? 2/3 UN

?IMAX ? 2/3 IN

Tolerancias

Se tienen en cuenta

las tolerancias de los

componentes.

Los componentes no indefectibles siempre se suponen en fallo


Parámetros de seguridad intrínseca

DE SALIDA

• Uo tensión de vacío

• Io corriente de cortocircuito

• Po potencia máxima de salida

• Co capacidad máxima conectable

• Lo inductancia máxima conectable

• (L/R)o máxima relación L/R conectable (cables)

EN APARATOS ASOCIADOS

• Um tensión de la red eléctrica de alimentación


5


Parámetros de seguridad intrínseca

DE ENTRADA

• Ui tensión máxima aplicable

• Ii corriente máxima aplicable

• Pi potencia máxima aplicable

• Ci capacidad equivalente en la entrada

• Li inductancia equivalente en la entrada

• (L/R)i relación L/R equivalente en la entrada

Los parámetros no indicados

significan que no son relevantes para la seguridad



Ejemplo de aparato asociado EEx ia

(fuente de alimentación)

AREA SEGURA

TERMINALES HACIA ZONA CLASIFICADA


220 V50 Hz 12 Vcc

6


Características de salida


U(V)

I(A)

Uo

IoIn

220 V50 Hz 12 Vcc

Ux

Ux


7


Ejemplo de aparato asociado EEx ib

(fuente de alimentación)


220 V50 Hz

12 Vcc

Limitación detensión/corriente

U(V)

I(A)

Uo

Io


Cur

vas

límite

de

infla

mac

ión

(circ

uito

s re

sist

ivos

)


8


Cur

vas

límite

de

infla

mac

ión

(circ

uito

s in

duct

ivos

)SEGURIDAD INTRÍNSECA


Cur

vas

límite

de

infla

mac

ión

(circ

uito

s ca

paci

tivos

)


9


SEGURIDAD INTRÍNSECADistancias de seguridad



Conexión simple de aparatos

Equipo 1

Uo

Io

Po

Co

Lo

Equipo 2

Ui

Ii

Pi

Ci

Li

Uo ? Ui

Io ? Ii

Po ? Pi

Co ? Ci

Lo ? Li

EEx ib I

EEx ia I

¡OJO!

10


SEGURIDAD INTRÍNSECA BARRERA ZENER

Encapsulado

Ri

UoUm

LOM 01.E.2345 X

Um: 250 V Uo: 12,7 V Io: 80 mA

25,4 µF

100 mH

1120 µH/?


11


SISTEMAS S.I.

NORMA EN 50.039, EN 60079-25

REGLAMENTO ITC 029 párafo 2

DEFINICIONES

Conjunto de Materiales eléctricos interconectados, con circuitos o partes de circuitos de seguridad intrínseca.

SISTEMA ELÉCTRICO

Documento del diseñador,en el que se precisan:

Materiales eléctricos

Cables de Interconexión

Parámetros eléctricos

JUSTIFICACIÓN de la SEGURIDAD

DOCUMENTO DESCRIPTIVO DEL SISTEMA


DEFINICIONES

Un Laboratorio emite un certificado en base al Documento Descriptivo ( * No es necesario )

MARCADO: EEx ia SYST I

LOM 99.E.2345 X

El diseñador asume la responsabilidad Documento Descriptivo

MARCADO: Doc Desc nº27351/RS

CONDICIÓN: Todos los materiales eléctricos deben estar certificados (salvo accesorios )

SISTEMA ELÉCTRICO CERTIFICADO S.I.

SISTEMA ELÉCTRICO S.I. NO-CERTIFICADO

SISTEMAS S.I.

12


• Definición del entorno– Clase, zona, grupo

– Dónde se instalan equipos y cables

• Lista de referencias– A los equipos certificado

– Condiciones especiales de utilización

• Esquema eléctrico

• Parámetros S.I.– De cada aparato

– Reasignaciones

• Registro de cambios

Documento del sistemaSISTEMAS S.I.

• Cables – pruebas de rigidez

– parámetros: l (mH/km)

c (nF/km)

r (? /km)

• Posición de los circuitos y cableado

• Análisis del sistema– Verificación seguridad

– Clasificación

• Cualquier otra información

El documento del sistema es un documento vivo que hay que mantener


Ejemplo de sistemaSISTEMAS S.I.

13


DEL ANÁLISIS DE FALLOS Y PARÁMETROS S.I.

La categoría y grupo de una parte del sistema son las definidas en EN 50020, pero el análisis de fallos se debe realizar sobre el sistema en conjunto

SISTEMAS S.I.

CATEGORÍA

La categoría (ia/ib) de un sistema o parte de un sistema puede ser diferente de la marcada en un equipo o aparato asociado S.I.

GRUPO Y SUBGRUPO

El grupo y sub-grupo (IIA, IIB, IIC) de gases de un sistema puede ser diferente del marcado en un equipo o aparato asociado S.I.

CLASE DE TEMPERATURA

Cada equipo S.I. llevará marcada una clase de temperatura (T1 a T6) adecuado a cada ubicación, dentro del sistema


CATEGORÍA “ia” o “ib”

•En un mismo SISTEMA puede haber CIRCUITOS con distinto Grupo, Subgrupo, Temperatura y Categoría

•ACCESORIOS (elementos simples)

Cajas de Conexión

Cajas de empalme

Tomas de corriente

Interruptores

Dispositivos similares

en GRUPO II: no necesitan ser certificados ni marcados

SISTEMAS S.I.

14


LOM SYST 99.E.9999X

EEx ia/ib I

Los elementos S.I. sin certificado previo llevarán el

marcado del sistema

SISTEMA CERTIFICADOMARCADO

SISTEMAS S.I.


MARCADO

SISTEMA NO CERTIFICADOREFERENCIA AL

DOCUMENTO DESCRIPTIVO DEL SISTEMA

Los elementos simples no llevan marcado

Sobre el elemento principal del sistema o en la interfase

SI/NSI

LUGAR DEL MARCADO

SISTEMAS S.I.

15


CABLES MULTICONDUCTORES

•DOCUMENTO DESCRIPTIVO

parámetros eléctricos l, c, l/r

•NO DEBEN CONTENER CIRCUITOS S.I./N.S.I.(salvo que se cumplan las prescripciones de EN 50020)

SISTEMAS S.I.


Pantalla conductora individual (60%)

Aislante e ? 0,2 mm

Rigidez 2U ? 500V

Ensayo dieléctrico: 500 V (C-C, C-P)

1000 V (1/2 C - 1/2 C)

Ningún defecto

TIPO A


SISTEMAS S.I.

16



TIPO BIgual que TIPO A, sin pantallas

Cable fijo, protegido Up ? 60 V

Ningún defecto

TIPO C Igual que TIPO B

Defecto: hasta 2 contactos, 4 cortes

TIPO D Cualquier cable

Defecto: cualquier nº de fallos simultáneos

SISTEMAS S.I.


CABLES (PARES SIMPLES)

S.i. N.S.i.

BANDEJAS PLÁSTICAS

S.i. N.S.i.

BANDEJAS METÁLICAS

SISTEMAS S.I.

17


BANDEJAS PLÁSTICAS

O METÁLICAS

CABLES (PARES SIMPLES)

S.I./N.S.I. N.S.I./S.I.d

S.I./N.S.I. N.S.I./S.I.

SISTEMAS S.I.


SI LA BANDEJA ES METÁLICA DEBE ESTAR UNIDA A TIERRA

SISTEMAS S.I.

18


MALLA

S.I. N.S.I. S.I. N.S.I.

MALLA

'i'a

V2000UE

?

'i'b

SISTEMAS S.I.


mm8d ?

No S.I.S.I.

SISTEMAS S.I.

19


No S.I. S.I.

ai

S.I. No S.I.

SISTEMAS S.I.


CAJAS DE CONEXIÓN

mm50d ?mm50d ? - con pantalla

No S.I. S.I.

d

SISTEMAS S.I.

20


Equipo 1Uo

Io

Po

Lo

(L/R)o

Equipo 2

Ui

Ii

Pi

Li

SISTEMAS S.I.

cable

l r c

x

)km(???

??? ??

?c

CiCo,

lLiLo

minx

lLiLo ?

CABLE0 rl

RL

???

?????

??

???

No se aplica si


21


SISTEMAS S.I.

FISCOFieldbus Intrinsically Safe COncept

Cables

PARÁMETROS ( EN 60079-14)

15 ? /km ? r ? 150 ? /km

0,4 mH/km ? l ? 1 mH/km

80 nF/km ? c ? 200 nF/km

LONGITUDES MÁXIMAS

IIB IIC

rama 30 m 30 m

nodo 5 km 1 km

fuente a 1ª terminadora 30 m 30 m


SISTEMAS S.I.


Los sistemas FISCO que:

? Incorporen una sola fuente

? En las condiciones establecidas

• aparatos conectados

• terminadoras

• cables

son SEGUROS

NO NECESITAN UN DOCUMENTO DESCRIPTIVO DEL SISTEMA

22


Chispa o arco

Superficie caliente

Mecanismos de ignición

CLASE DE TEMPERATURA

T1 = 450 ºC T4 = 135 ºC

T2 = 300 ºC T5 = 100 ºC

T3 = 200 ºC T6 = 85 ºC

ENERGÍA DE INFLAMACIÓNGrupo I (CH4) 280 µJGrupo IIA (C3H8) 250 µJGrupo IIB (C2H4) 96 µJGrupo IIC (H2) 20 µJ



RUPTOR

Aparato de ensayo


250 cm3

23


Acondicionador deseñal

220 V50 Hz

A

B

C

S

SISTEMAS S.I. Cálculo de parámetros

Zona clasificada Área segura


CABLES EN SEGURIDAD INTRÍNSECA

MALLAS.I.

EU

V500U2N

?

S.I. N.S.I.

EU

VVUN

150010002 ??

SISTEMAS S.I.

24


S.I.PANTALLA

V500U2N

?

No S.I. S.I.

V15001000U2N

??

SISTEMAS S.I.


No S.I. S.I.

V2000UE

?

bi

SISTEMAS S.I.

25


SISTEMAS S.I. Cálculo de parámetros

A y B

[EEx ia] IIC

Um: 250 V

Uo:15 V Io: 150 mA

Co: 0,7 ?F Lo: 1,4 mH

C

[EEx ia] IIC

Um: 250 V

Uo: 10 V Io: 190 mA

Co: 3 ?F Lo: 0,9 mH

S

EEx ia IIC T4

Pi: 2 W

BARRERAS ZENER

SENSOR

Grupo II B

Co: 2,8 ?F

Lo: 7,7 mH

Grupo II B

Co: 12 ?F

Lo: 4,5 mH

Adición de tensionesNO VÁLIDO PARA IIC

Adición de corrientes

A+B ? 30 V, 150 mAPara IIB? Co= 0,75 ? F

A+C ó B+C ? 11,6 V, 340 mAPara IIB ? Lo= 1,4 mH


SISTEMAS S.I.


IC IC IC

T T

IM

IB

U

I

Datos

220V

IC= Instrumento de campoT= Terminadora

IM= Instrumento de mano

Área seguraÁrea clasificada

Hasta 32 aparatos por nodo+ 2 terminadoras

26


SISTEMAS S.I.


Fuente de alimentación

Io (mA)

Uo (V) IIC IIB

14 183 380

15 133 354

16 103 288

17 81 240

17,5 75 213

CARACTERÍSTICA

• Resistiva

• Trapezoidal

• Rectangular

MARCADO

Fuente de alimentación FISCO

[EEx ia] IIC Um:250 V

Fabricante,S.A.

Tipo: ABC123

Ta: -20 / +50 ºC

LOM 01ATEX2345

Nº de serie: ab54321

+ el exigido por 94/9/CE


SISTEMAS S.I.


Aparatos conectados

GENERAL

Ui: 17,5 V Ii: 380 mA Pi: 5,32 W

Ci ? 5 nF Li: 10 ? H

EEx IIC T4

terminales a bus :

• pasivos (IL? 50 ? A)

• aislados de tierra

• alimentación propia con segregación galvánica del bus

TERMINADORA

90 ? ? R ? 100 ?

0 ? ? C ? 2,2 ? F R C

T4

21 Seguridad Intrinseca

Documents

Transcript of 21 Seguridad Intrinseca