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Tecnología de Equipos a prueba de Explosión

Presurización y Purgado
como métodos de protección 

 
Mientras que las envolventes a prueba de explosión o antideflagrantes, Seguridad aumentada y Seguridad Intrínseca son los métodos de protección mas comúnmente utilizados para equipos en áreas clasificadas otros tipos de protección, utilizados de forma independiente o en combinación, proveen protección adecuada para equipos analíticos.
En forma específica, cuando consideramos un cromatógrafo de gases de compartimientos separados, por ejemplo, usualmente se encuentra una combinación de métodos que entre otros incluye la utilización de presurización para la protección de los componentes electrónicos. Esta forma de protección es ampliamente utilizada para este tipo de equipos.

La técnica de equipos presurizados (Ex "p") ofrece una practica y económica solución para muchas aplicaciones donde se desea proteger a componentes individuales o ensamblajes completos en áreas potencialmente explosivas

El uso del purgado y presurización se encuentra soportado en los estándares del "National Electrical Code" (NEC) de la NFPA ("National Fire Protection Association") y el "Comité Européen de Normalisation Electrotechnique" o CENELEC

Métodos reconocidos por el NEC

Aunque el NEC no los define específicamente, Purgado y presurización son reconocidos por este código como técnicas de protección.

La NFPA 496, "Standards for Purged and Pressurized Enclosures for Electrical Equipment", reconoce dos métodos básicos de purga para equipos eléctricos, ambos basados en el flujo continuo de aire limpio o gas inerte a la envoltura. El método de flujo continuo encuentra uso para condiciones típicamente encontradas para analizadores de gas: Donde gases o vapores inflamables rodean la carcasa o donde las fuentes de emisión de dichos vapores se encuentran internas a la misma.

En el primer método, el gas inerte fluye continuamente hasta que los vapores inflamables son purgados de la caja. este flujo continua alcanzando un volumen suficiente para establecer y mantener una presión interna a la caja de al menos 25 Pascales (Pa) , 0.0036 libras por pulgada cuadrada, calibradas o 0.1 pulgada de agua. Este método es particularmente apto para equipos como motores o transformadores que requieren ventilación.

El segundo método es esencialmente el mismo excepto que la caja es mantenida a una presión positiva de 25 Pa durante y después de la purga inicial. El gas inerte fluye con suficiente presión para mantener este mínimo constante en caso de fuga en la envoltura o las empacaduras. El mismo es apto para pequeñas cajas, especialmente para aquellas que albergan componentes electrónicos.

Clase I permite tres tipos de Purgado

Componentes de una unidad de control presurizada

  1. Panel de control con protección ambiental IP65
  2. Unidad de control con monitores electrónicos y luces indicadoras
  3. Unidad de control de presión con una placa orificio ajustada, interruptor de control de flujo y interruptor de control de presión.
  4. Unidad de suministro de aire con regulador de presión , válvula solenoide y válvula de ajuste fino.
  5. Equipo a ser protegido.

La NFPA 496 reconoce tres tipos de purgado para áreas Clase I, donde el peligro se encuentra presente continuamente: Tipos X, Y y Z.
EL purgado Tipo X reduce la clasificación de áreas dentro de la envoltura de División 1 a seguro. Debe de existir un detector de presión o flujo que al detectar una perdida del gas protector, automáticamente desconecte toda alimentación eléctrica dentro de la caja.
El purgado tipo Y reduce la clasificación de áreas dentro de la caja de División 1 a División 2.

En los tipos Y y Z, los sensores de presión o flujo pueden no desconectar la alimentación interna de la caja pero deben iniciar una alarma de tipo visual o auditiva que indique la perdida de purga. Estas señales deberán poder ser detectadas desde un área que se encuentre constantemente monitoreada como un cuarto de control.
Silos componentes internos del equipo son aptos para División 2, entonces de acuerdo con las recomendaciones de la NFPA deberá utilizarse un sistema de purga de tipo Y. Pero si los componentes internos son aptos para Zona 2, según NEC 505 o requieren de aprobación de CENELEC , deberá utilizarse un sistema de purga tipo X.
CENELEC por su parte, desde su segunda edición de estándares, reconoce además de los comúnmente utilizados métodos de protección: Inmersión en aceite, relleno de polvo,  seguridad aumentada, antideflagrante, seguridad intrínseca a los sistemas presurizados  en el estándar EN 50 016, 'Pressurization Type "p" ', el cual es muy similar a los requerimientos del NEC.
Por razones obvias, inmersión en aceite y relleno de polvo no son los métodos preferidos para utilizar con equipos de análisis.

 ¿Cuando Utilizar Que?

Si se utiliza un sistema de purga electrónico de tipo X, generalmente se encontrara que el equipo electrónico estará protegido por una envolvente a prueba de explosión o, siguiendo los estándares de CENELEC, antideflagrante.
los componentes electrónicos como sensores de presión o flujo son de Seguridad Intrínseca, puesto que los mismos se encuentran rodeados por un área clasificada antes de iniciarse el proceso de purga. Seguridad Intrínseca es el método de protección preferido para este tipo de componentes en sistemas de purga tipo X.
El purgado diluido, que protege a los hornos de análisis dentro de los instrumentos, establece dos cosas. Primero, limita todo el material peligroso al interior de la envolvente. Segundo, la caja deberá tener suficiente volumen de aire limpio para diluir cualquier posible fuga a un 25% del límite inferior de explosividad.
Como la purga Tipo Y cambia el interior de un analizador de División 1 a División 2, Todos los componentes internos deberán ser aptos para División 2. Sin embargo, de encontrarse  los sensores de flujo o presión en División 1 durante el período de purga inicial, de ser eléctricos, dichos equipos deberán ser aptos para áreas División 1.
 

Operación de equipos presurizados

1 Unidad e control

2 Unidad de Protección con:
2a Placa orificio
2b Interruptores de presión diferencial

3. Unidad de suministro de aire con válvula solenoide

4 Equipo a proteger

Fase Preparatoria:

Gas inerte fluye dentro de la carcasa, aumenta la presión interna

Fase de purga:

La presión positiva dentro de la caja hace que la placa orificio se abra. El gas inerte purga la caja

Fase operativa:

La presión en la caja previene el ingreso de atmósferas explosivas

 

Siempre ser cuidadosos.

La desconexión automática de la alimentación de cualquier equipo que no sea apto para División 1 es un requerimiento de los sistemas de purga tipo X. sin embargo, los componentes que operan a altas temperaturas podrían causar la ignición de una atmósfera explosiva circundante si las superficies de los mismos entran en contacto con el medio ambiente inmediatamente después de realizada la desconexión. Así que deben de proveerse de etiquetas de advertencia que en un lugar visible donde se indiquen la cantidad de tiempo requerido por todos los componentes internos para alcanzar una temperatura inferior a la temperatura de autoignición de la atmósfera explosiva. Precauciones similares deberán tomarse en sistemas de purga tipo Y y Z.

Durante la instalación de los equipos de purga y presurización, se debe garantizar que los sistemas de protección funcionan como se proyecto. Si la caja se encuentra dividida en varios compartimentos, se deberá chequear el flujo en cada uno para asegurar se realice el purgado de todos los gases inflamables que puedan estar presentes en cada uno de ellos durante el proceso de purgado.

Los sistemas instalados requieren de un mantenimiento adecuado, el cual incluye chequeo por corrosión, obstrucciones en la líneas y fugas que puedan introducir gases inflamables dentro de la envoltura protegida.

Los usuarios son responsables.

Si los usuarios finales siguen los procedimientos y recomendaciones adecuadas, los equipos de análisis operaran en forma segura dentro del área peligrosa.

Sin embargo, dichos usuarios son responsables por la definición adecuada del área donde se instalaran los equpos de acuerdo alas especificaciones del fabricante.

 


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