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Tecnología de Equipos a prueba de Explosión

Sensores de proximidad para áreas peligrosas

 

Los sensores e interruptores de proximidad a menudo deben ubicarse en áreas potencialmente peligrosas; áreas con atmósferas que contienen gases, vapores, polvos o fibras combustibles que al entrar en contacto con una chispa de un equipo eléctrico pueden explotar. Los sensores de proximidad que pueden operar de manera segura en dichos ambientes (por ejemplo, sin chispas y desencadenamiento de explosiones) deben ser intrínsecamente seguros (IS).

Este artículo muestra los métodos utilizados para la implementación de sensores e interruptores de proximidad en aplicaciones Id. Haremos un repaso de los viejos métodos de aislamiento de áreas peligrosas de las fuentes de ignición, pero enfocados en interfases de seguridad intrínseca que pueden ser utilizados con sensores estándares o IS para hacerlos aptos para áreas peligrosas.

Lo viejo y lo nuevo

Los equipos a ser utilizados en áreas peligrosas deben ser aptos para su uso en el área específica y debe tener aprobaciones aceptadas por las autoridades locales.  Tres métodos pueden aplicarse para realizar instalaciones eléctricas seguras en áreas clasificadas. Dos de ellas son soluciones mecánicas y la última envuelve la aplicación de sistemas SI. los métodos incluyen:

1.- Cajas a prueba de explosión: Ellas están diseñadas para cumplir con los requerimientos de seguridad conteniendo, controlando, enfriando y ventilando cualquier posible explosión. las mismas son típicamente utilizadas en luminarias, motores y equipos de desconexión, son buenas para disipar calor, pero son grandes, pesadas, engorrosas y costosas.

2.- Cajas y cuartos presurizados (purgados): este método crea un ambiente dentro de un cerramiento en donde pueden utilizarse cajas y métodos de cableado estándares. El cerramiento toma aire de un área segura para alcanzar una sobre presión con aire seguro. Este método es típicamente utilizado en cuartos de control con equipos de computación o con motores o controladores especiales.

3.- Sistemas de seguridad intrínseca: Al contrario de las dos anteriores, este método limita la energía térmica y eléctrica al área peligrosa para prevenir su ignición. Los usos típicos incluyen instrumentación, sensores y control, monitoreo de velocidad y posición, e indicadores. Los sistemas de seguridad intrínseca utilizan cajas estándares, eliminando la necesidad del sellado de cables y tubería a prueba de explosión , puede ser operado y probado con alimentación y en general son muy flexibles para su uso en áreas peligrosas

La solución eléctrica  

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La mayoría de los fabricantes ofrecen una interfase con aislamiento intrínsecamente segura que separa el área peligrosa del área segura eléctricamente, siendo muchas veces parte integral del mismo equipo de proximidad o un equipo por separado que se conecta al sensor o al interruptor. Esta es una solución más simple que el uso de Barreras SI, las cuales requieren de detallados cálculos de voltaje, corriente, potencia y resistencia, además del engorroso mantenimiento preventivo que es necesario para asegurar un alto nivel de aterramiento. De echo, los equipos de proximidad basados en seguridad intrínseca pueden ser reemplazados y calibrados en operación si se sospecha de una falsa lectura y nada sucederá si un trabajador accidentalmente produce un corto circuito mientras se realiza la reparación.

 

Para sistemas de seguridad intrínseca, dos métodos de cableado, ambos de los cuales  reconocidos y aprobados por las organizaciones de seguridad., pueden ser aplicados basados en el nivel de seguridad intrínseca del  equipo de seguridad utilizado. La aprobación de lazo, que requiere que el aparato intrínsecamente seguro en el área peligrosa se una a otro aparato intrínsecamente seguro y sean aprobados juntos como un sistema.

La aprobación de lazo no es tan simple como parece. para mantener la potencia del lazo baja, cuatro elementos del circuito deberán estar controlados: voltaje, corriente, capacitancia e inductancia. Debido a que los alambres presentan cierta cantidad de inductancia y capacitancia por longitud, el fabricante de un sistema basado en este concepto deberá indicar la máxima longitud del cable entre dos componentes aprobados, o especificar datos para que el personal de campo pueda seleccionar el cable apropiado.

La aprobación de identidad promueve la apertura

La aprobación de identidad posee una ventaja para el usuario. Permite a los fabricantes de loes equipos proveer productos que no solo cumplan con las especificaciones de la aprobación de identidad, sino que además puedan combinarse para formar un sistema que cumpla con dichas especificaciones.  Así los equipos de un fabricante que no produce instrumentos o solenoides pueden ser utilizados con los instrumentos y solenoides de otros fabricantes.

Adicionalmente, los vendedores de productos con aislamiento pueden diseñar controladores que trabajen con LED's e interruptores a determinados voltajes, corrientes, inductancia y capacitancia. Los usuarios pueden entonces combinar los equipos de proximidad con  los amplificadores aislados, solenoides e interruptores en un simple sistema aprobado por identidad.

La mayoría de los amplificadores aislados que operan con equipos de proximidad proveen una variedad de salidas. Entre las que se incluyen:

  • NPN aislado o no aislado

  • PNP asilado o no aislado

  • Relés simples o dobles

  • Transistores lineales para salidas análogas

Estos equipos pueden incluir un sistema de lógica tan sencilla como un interruptor para seleccionar salidas normalmente abiertas o cerradas, o un punto de operación (mínimo o máximo) programable para una entradas analógicas. Una función lógica común es la detección de circuitos abiertos o en corto para el cableado de seguridad intrínseca. Si un error es detectado en los circuitos de entrada, un transistor o relé de alarma será activado.

La selección de un amplificador con aislamiento en relativamente sencillo. Primero, los parámetros de identidad o lazo deben ser satisfechos. Seguido, Las salidas del amplificador deben concordar a las entradas del controlador ( esto no es diferenta al apareamiento de una entrada/salida). Finalmente, las especificaciones del fabricante o el catálogo del equipo de proximidad deberá ser chequeada para aparear al equipo de proximidad con el controlador y para fijar cualquier lógica de control necesaria.

Máximos valores de seguridad (CENELEC)
Máx. voltaje Um  10.5 V
Máx. corriente Im  32 mA
Máx. potencia Pm  84 mA
Máx. capacitancia Ca para
[EEx ia] IIC 510 nF
[EEx ia] IIB 2000 nF
Máx. inductancia La para
[EEx ia] IIC  5 mH
[EEx ia] IIB  5 mH
Voltaje de aislamiento UM  250 V

Conclusión

Los equipos de proximidad intrínsecamente seguros hacen mucho mas fácil de proteger la vida y la propiedad en atmósferas explosivas. La buena noticia es que en la mayoría de los casos los sistemas antiguos pueden ser reajustados sin tener que hacer un grande y costoso cambio físico a la planta.

 


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