En las plantas petroquímicas y otros ambientes explosivos, incluso una pequeña chispa eléctrica puede desencadenar consecuencias catastróficas.Las barreras de seguridad especiales son esenciales para garantizar que los instrumentos conectados a estas zonas peligrosas permanezcan absolutamente seguros en condiciones de fallas potencialesExisten dos soluciones principales: las barreras de Zener (barreras de seguridad intrínsecas) y los aislantes galvánicos.
Barreras de Zener: Limitadores de energía confiables
Las barreras de Zener, también conocidas como barreras ATEX o barreras I.S., funcionan restringiendo el flujo de energía hacia áreas peligrosas.la energía del circuito permanece por debajo del umbral mínimo requerido para encender mezclas explosivas;.
Operación del diodo de Zener
Mientras que los diodos estándar permiten el flujo de corriente en una sola dirección, los diodos Zener están diseñados para conducir cuando se alcanzan umbrales de voltaje inverso específicos.estos componentes conducen rápidamente el exceso de corriente a la tierra cuando la tensión excede los límites de seguridad, bloqueando eficazmente la energía peligrosa.
Componentes de barrera
-
Resistencia:Límites de entrada de corriente en zonas peligrosas
-
Diodo de Zener:Clamps voltaje durante fallas desviando el exceso de corriente a tierra
-
El fusible:Protege el diodo Zener durante las condiciones de sobrecarga
Principios de funcionamiento
Durante el funcionamiento normal, la resistencia restringe el flujo de corriente. Cuando el voltaje excede los umbrales de seguridad, el diodo Zener se activa para desviar el exceso de corriente,mientras que el fusible sirve como protección final contra daños en el equipo.
Requisitos de instalación
Para que el sistema funcione correctamente, se requiere una conexión a tierra de I.S. dedicada instalada de acuerdo con las normas IEC 60079-14.
Las limitaciones
A pesar de su simplicidad y rentabilidad, las barreras de Zener presentan varias limitaciones:
- La puesta a tierra obligatoria de los sistemas de información dedicados aumenta la complejidad de la instalación
- La carga adicional del bucle puede afectar al rendimiento del instrumento.
- Falta de capacidad de conversión o amplificación de señales
Estas limitaciones han llevado a la sustitución generalizada por aislantes galvánicos en las instalaciones modernas.
Aisladores galvánicos: soluciones avanzadas de seguridad
Los aisladores galvánicos como la serie PR 9000 emplean diseños fundamentalmente diferentes.Los aisladores implementan aislamiento eléctrico de tres puertos entre las entradas, circuitos de salida y de alimentación mediante transformadores y optoacopladores.
Aislamiento de tres puertos
Esta separación eléctrica completa evita los bucles de tierra y la interferencia acústica, mejorando significativamente la fiabilidad y la seguridad del sistema.
Ventajas de la instalación
El aislamiento eléctrico inherente al aislador elimina los requisitos especiales de puesta a tierra, simplificando drásticamente la instalación y el mantenimiento.
Beneficios para el rendimiento
- Eliminación de las restricciones de acceso a tierra específicas
- Reducción de la carga del bucle para mejorar el rendimiento del instrumento
- Capacidades de conversión y amplificación de señales
- Mejora de la resistencia al ruido y a las oleadas
Ámbito de aplicación
- Medición de la temperatura (termopares/RTD)
- Transmisión de la señal del transductor de presión
- Condicionamiento de la señal del medidor de caudal
- Control de las válvulas a prueba de explosión
Requisitos de certificación de las zonas peligrosas
Los equipos destinados a entornos explosivos requieren certificación para verificar el cumplimiento de los métodos de protección aplicables.mientras que IECEx sirve como el estándar internacional.
Documentación de certificación
- Identificación del organismo de certificación
- Estándares aplicables
- Parámetros eléctricos
- Especificaciones de instalación
- Condiciones de funcionamiento especiales
Parámetros intrínsecos de seguridad y cálculos del bucle
El diseño adecuado del bucle de I.S. requiere el análisis de tres componentes:
- Equipo de campo certificado (área peligrosa)
- Aparatos asociados (interfaz de zona de seguridad)
- Cables de interconexión compatibles
Parámetros de la entidad
- Uo (Voc): tensión de circuito abierto
- Lo (Isc): Corriente de cortocircuito
- Po: Potencia de salida
- Ca: capacidad admisible
- La: Inductancia admisible
Validación del bucle
Los cálculos sencillos determinan las combinaciones de equipos compatibles y las longitudes máximas de los cables mediante la comparación de los parámetros del aparato asociado con las especificaciones del dispositivo de campo.
- Uo ≤ Ui (limitación del voltaje)
- Lo ≤ Ii (limitación de la corriente)
- Po ≤ Pi (limitación de potencia)
- Ca ≥ C total (limitación de la capacidad)
- La ≥ Ltotal (limitación de la inductancia)
El cumplimiento de estos principios garantiza un funcionamiento intrínsecamente seguro, minimizando los riesgos de explosión en lugares peligrosos.
¡Su mensaje debe tener entre 20 y 3.000 caracteres!
