La seguridad intrínseca ( IS ) es una técnica de protección para el funcionamiento seguro de equipos eléctricos en áreas peligrosas al limitar la energía, eléctrica y térmica, disponible para la ignición. En los circuitos de señal y control que pueden operar con corrientes y voltajes bajos, el enfoque de seguridad intrínseca simplifica los circuitos y reduce el costo de instalación sobre otros métodos de protección. Las áreas con concentraciones peligrosas de gases inflamables o polvo se encuentran en aplicaciones como refinerías petroquímicas y minas. Como disciplina, es una aplicación de la seguridad inherente a la instrumentación. Los circuitos de alta potencia, como los motores eléctricos o la iluminación, no pueden utilizar métodos de seguridad intrínsecos para su protección.
Principios operativos y de diseño
En uso normal, los equipos eléctricos a menudo crean pequeños arcos eléctricos (chispas internas) en interruptores, escobillas de motor, conectores y en otros lugares. Los equipos eléctricos compactos también generan calor, que en algunas circunstancias puede convertirse en una fuente de ignición.
Hay varias formas de hacer que el equipo sea seguro para su uso en áreas con peligro de explosión. La seguridad intrínseca (indicada por "i" en las clasificaciones de explosiones ATEX e IECEx) es uno de los varios métodos disponibles para equipos eléctricos. Otros incluyen gabinetes a prueba de explosión (NEC 500) o ignífugos ("d" en IEC, ATEX y NEC 505), mayor seguridad ("e"), encapsulado ("m"), dispositivo de ruptura cerrado ("nC"), sellado dispositivo ("nC"), dispositivo herméticamente sellado ("nC"), recinto de respiración restringida ("nR"), inmersión en aceite ("o"), protección de radiación óptica ("op"), ventilación ("p" ), relleno de polvo o arena ("q"), protección especial ("s") y protección contra la ignición del polvo por envolvente ("t"). Para la electrónica de mano, la seguridad intrínseca es el único método realista que permite que un dispositivo funcional esté protegido contra explosiones. Un dispositivo denominado intrínsecamente seguro está diseñado para ser incapaz de producir calor o chispa suficiente para encender una atmósfera explosiva, incluso si el dispositivo se ha deteriorado o se ha dañado.
Hay varias consideraciones en el diseño de dispositivos electrónicos intrínsecamente seguros: reducir o eliminar las chispas internas, controlar las temperaturas de los componentes y eliminar el espaciado de los componentes que permitiría que el polvo provoque un cortocircuito. La eliminación del potencial de chispa dentro de los componentes se logra limitando la energía disponible en cualquier circuito dado y el sistema en su conjunto. La temperatura, bajo ciertas condiciones de falla, como un cortocircuito interno en un dispositivo semiconductor, se convierte en un problema ya que la temperatura de un componente puede elevarse a un nivel que puede encender algunos gases explosivos, incluso en uso normal. Deben emplearse salvaguardias, como la limitación de corriente mediante resistencias y fusibles, para garantizar que en ninguna circunstancia un componente pueda alcanzar una temperatura que pueda provocar la autoignición de una atmósfera combustible. En los dispositivos electrónicos altamente compactos que se utilizan hoy en día, los PCB a menudo tienen un espaciado de componentes que crea la posibilidad de un arco entre los componentes si el polvo u otras partículas entran en los circuitos, por lo que el espaciado, la ubicación y el aislamiento de los componentes se vuelven importantes para el diseño.
El concepto principal detrás de la seguridad intrínseca es la restricción de la energía eléctrica y térmica disponible en el sistema para que no se produzca la ignición de una atmósfera peligrosa (gas o polvo explosivo). Esto se logra asegurándose de que solo entren bajos voltajes y corrientes en el área peligrosa, y que no sea posible un almacenamiento significativo de energía.
Uno de los métodos de protección más comunes es limitar la corriente eléctrica utilizando resistencias en serie (utilizando tipos de resistencias que siempre fallan al abrirse); y limitar el voltaje con múltiples diodos Zener . En las barreras zener, los potenciales entrantes peligrosos están conectados a tierra, con las barreras de aislamiento galvánico no hay conexión directa entre los circuitos de área segura y peligrosa interponiendo una capa de aislamiento entre los dos. Los estándares de certificación para diseños de seguridad intrínseca (principalmente IEC 60079-11 pero desde 2015 también IEC TS 60079-39) generalmente requieren que la barrera no exceda los niveles aprobados de voltaje y corriente con daños especificados en los componentes limitadores.
El equipo o la instrumentación para su uso en un área peligrosa se diseñará para operar con baja tensión y corriente, y se diseñará sin condensadores o inductores grandes que puedan descargarse en una chispa. El instrumento se conectará, utilizando métodos de cableado aprobados, de nuevo a un panel de control en un área no peligrosa que contenga barreras de seguridad. Las barreras de seguridad aseguran que, en funcionamiento normal, y con la aplicación de fallas de acuerdo con el Nivel de Protección del Equipo, EPL, también si ocurre un contacto accidental entre el circuito del instrumento y otras fuentes de energía, no más de la tensión y corriente aprobadas ingresan al peligroso área.
Por ejemplo, durante las operaciones de transferencia marítima cuando se transfieren productos inflamables entre la terminal marítima y los buques cisterna o barcazas, la comunicación por radio bidireccional debe mantenerse constantemente en caso de que la transferencia deba detenerse por razones imprevistas, como un derrame. La Guardia Costera de los Estados Unidos requiere que la radio bidireccional esté certificada como intrínsecamente segura.
Otro ejemplo son los teléfonos móviles intrínsecamente seguros o a prueba de explosiones que se utilizan en atmósferas explosivas, como las refinerías. Los teléfonos móviles intrínsecamente seguros deben cumplir con criterios especiales de diseño de batería para lograr la certificación UL, directiva ATEX o IECEx para su uso en atmósferas explosivas.
Solo los dispositivos autónomos que funcionan con baterías y que están diseñados correctamente pueden ser intrínsecamente seguros por sí mismos. Otros dispositivos de campo y cableado son intrínsecamente seguros solo cuando se emplean en un sistema IS correctamente diseñado. Dichos sistemas deben diseñarse y documentarse de acuerdo con la norma IEC 60079-25 Sistemas eléctricos intrínsecamente seguros , instalados de acuerdo con IEC 60079-14 e inspeccionados y mantenidos de acuerdo con IEC 60079-17.
Agencias certificadoras
Los estándares para la protección intrínseca son desarrollados principalmente por IEC , Comisión Electrotécnica Internacional, pero diferentes agencias también desarrollan estándares para la seguridad intrínseca. Las agencias pueden estar dirigidas por gobiernos o pueden estar compuestas por miembros de compañías de seguros, fabricantes e industrias interesadas en las normas de seguridad. Las agencias de certificación permiten a los fabricantes colocar una etiqueta o marca para identificar que el equipo ha sido diseñado de acuerdo con los estándares de seguridad del producto relevantes. Ejemplos de tales agencias en Norteamérica son Factory Mutual Research Corporation, que certifica radios, Underwriters Laboratories (UL) que certifica teléfonos móviles, y en Canadá, Canadian Standards Association . [1] En la UE la norma para la certificación de seguridad intrínseca es la norma CENELEC EN 60079-11 y debe estar certificada según la directiva ATEX , mientras que en otros países del mundo se siguen las normas IEC. Para facilitar el comercio mundial, las agencias de normalización de todo el mundo se involucran en actividades de armonización para que los equipos intrínsecamente seguros fabricados en un país puedan eventualmente aprobarse para su uso en otro sin pruebas y documentación redundantes y costosas.
Ver también
Referencias
- ^ "Aprobaciones de seguridad intrínseca para equipos de radiocomunicaciones" . Aprobaciones de seguridad intrínseca (IS) . Americana Communication Systems, Inc . Consultado el 25 de septiembre de 2012 .
Otras lecturas
- Redding, RJ, seguridad intrínseca: uso seguro de dispositivos electrónicos en ubicaciones peligrosas . Programa técnico e industrial europeo McGraw-Hill. 1971. ISBN 978-0-07-094224-0
- Paul, V., "La puesta a tierra de barreras intrínsecamente seguras en equipos transportables en alta mar". IMAREST. Proceedings of IMarEST - Part A - Journal of Marine Engineering and Technology , Volumen 2009, Número 14, abril de 2009, págs. 3–17 (15)
- Resumen de estándares y conceptos intrínsecamente seguros (documento técnico en PDF) , Aegex Technologies.
- "AN9003: una guía del usuario sobre seguridad intrínseca" (PDF) . Cooper Crouse Hinds . Consultado el 25 de septiembre de 2012 .
- Conceptos esenciales de seguridad intrínseca (documento técnico en PDF) , Spark Institute.