É preciso ter cuidado especial ao utilizar aparelhos elétricos em atmosferas potencialmente explosivas. A segurança dos trabalhadores e dos sistemas tem prioridade máxima. Um método de proteção comprovado e flexível para garantir a segurança dos produtos utilizados em áreas classificadas é o tipo de proteção de segurança intrínseca. As normas de segurança dos produtos correspondentes regulam a operação segura de dispositivos em atmosferas potencialmente explosivas. Esses padrões definem valores-limite para parâmetros, conhecidos como parâmetros de entidade, como tensão, corrente e capacitância, que garantem a operação segura de dispositivos em áreas classificadas. Neste contexto, desenhos de controle ilustram como os componentes dentro desses parâmetros de segurança estão interligados, o que é fundamental para a conformidade e integridade operacional.
Saiba mais sobre os padrões, classificações de área, parâmetros e suas interrelações para um circuito intrinsecamente seguro.

Quais normas de segurança de produtos estão relacionadas à segurança intrínseca?

Os critérios e as condições específicas para o tipo de proteção intrínseca de segurança estão descritos nas normas de segurança do produto que abrangem este conceito de proteção. O padrão global principal detalhando o design e os testes de segurança intrínseca é IEC 60079-11. Nos EUA e no Canadá, esta norma IEC é adotada com algumas modificações conhecidas como desvios nacionais. As adoções nacionais são UL 60079-11 para os EUA e CSA 22.2 No 60079-11 no Canadá. Para explicar ainda mais este conceito de proteção, é importante saber que um equipamento deve atender a certos critérios de design que levam em conta não apenas o funcionamento normal, mas também falhas dentro do produto para garantir a segurança.

Atendendo e compreendendo os critérios específicos e classificações de área de segurança intrínseca

Existem muitos elementos de design dentro de cada dispositivo que precisam atender aos critérios específicos da norma para garantir segurança na ignição de faíscas elétricas e segurança da fonte de ignição térmica. Uma avaliação de segurança intrínseca dentro do aparelho pode ser muito complicada e detalhada, e muitas vezes os dispositivos contêm circuitos adicionais com o único propósito de fornecer a proteção necessária para a segurança intrínseca. Não é suficiente que o dispositivo funcione apenas com baixa tensão e corrente. Por exemplo, os sensores que estão em conformidade com a norma NAMUR funcionam a tensões e correntes muito baixas, mas isso não os torna automaticamente intrinsecamente seguros e adequados para uso em locais classificados.

Ao planejar aplicações em áreas classificadas, é importante, portanto, entender a classificação da área em que o equipamento intrinsecamente seguro deve ser instalado e selecionar um que esteja devidamente certificado para uso neste local. É igualmente importante fazer uma interface adequada deste equipamento intrinsecamente seguro com um equipamento adequado associado para manter a segurança. O equipamento associado deve também ser devidamente certificado para utilização em um circuito intrinsecamente seguro para a classificação da área da aplicação final.

Para conectar um dispositivo de campo intrinsecamente seguro ao sistema de controle, uma barreira de segurança intrínseca é geralmente necessária, o que limita a energia alimentada no circuito e isola o circuito intrinsecamente seguro do circuito não intrinsecamente seguro. Barreiras de segurança intrínsecas, como barreiras Zener ou barreiras isoladas, garantem a transmissão de sinais seguros e são equipamentos associados.

Avaliação e Prova de Segurança Intrínseca

A prova de segurança intrínseca ou de um circuito intrinsecamente seguro é fornecida por cálculo. Para isso, os valores de tensão, corrente e energia, bem como os dispositivos de armazenamento de energia, incluindo cabos e fios de conexão, são avaliados com suas capacidades e indutâncias.

Compreendendo os parâmetros de entidade para equipamentos intrinsecamente seguros e equipamentos associados

A maioria dos equipamentos no mercado, tanto intrinsecamente seguros quanto associados, são certificados com parâmetros intrinsecamente seguros publicados, também conhecidos como parâmetros de entidade. Esses parâmetros permitem a combinação segura de um equipamento intrinsecamente seguro e um equipamento associado para formar o circuito intrinsecamente seguro final. Nos EUA e Canadá, esses detalhes, juntamente com outras informações relevantes de instalação, são especificados em um desenho conhecido como desenho de controle, e a marcação no dispositivo se refere a ele. O desenho de controle deve estar disponível antes da venda do dispositivo para que um circuito intrinsecamente seguro possa ser confirmado durante a fase de design.

Para o equipamento associado, os parâmetros básicos da entidade são:

• tensão máxima de circuito aberto, U_o (V_oc)
• corrente máxima de curto-circuito, I_o (I_sc)
• potência máxima de saída, P_o
• capacitância máxima que pode ser conectada, C_o (C_a)
• indutância máxima que pode ser conectada, L_o (L_a)

Para o equipamento intrinsecamente seguro, os parâmetros básicos da entidade são:

• tensão máxima de entrada, U_i (V_máx)
• corrente máxima de entrada, I_i (I_máx)
• potência máxima de entrada, P_i
• capacitância máxima nos terminais, C_i
• indutância máxima nos terminais, L_i

O conceito de parâmetro de entidade: tensão, corrente e potência

O primeiro conjunto de comparações é feito com tensão, corrente e potência. Para o equipamento intrinsecamente seguro ou dispositivo de campo, U_i (V_máx), I_i (I_máx) e P_i foram usados como os valores máximos permitidos nos terminais de entrada durante a avaliação da certificação. Como a análise de segurança tem como base a condição de esses valores não serem ultrapassados, as conexões do equipamento associado ao equipamento intrinsecamente seguro também devem ser limitadas com base nos critérios da norma IEC 60079-11. Como parte da análise da saída do equipamento associado, os valores publicados U_o (V_oc), I_o (I_sc) e P_o foram determinados como a forma como a tensão, corrente e potência máximas são conhecidas. Então, se confirmarmos que U_i ≥ U_o, I_i ≥ I_o e P_i ≥ P_o, sabemos que o equipamento associado não pode fornecer mais energia do que o equipamento intrinsecamente seguro foi projetado para lidar e a segurança do equipamento intrinsecamente seguro é mantida no que diz respeito a esses parâmetros de entidade. Isso nos deixa com a questão da capacitância e indutância do circuito.

Capacitância e indutância em circuitos intrinsecamente seguros

A capacidade de uma capacitância de fornecer corrente rapidamente e de um indutor de fornecer tensão rapidamente afeta a segurança geral de um circuito intrinsecamente seguro, portanto, esses elementos de armazenamento de energia precisam ser limitados para manter a segurança do circuito. É aqui que C_o, L_o, C_i e L_i entram na avaliação, mas também o cabo ou os fios de conexão. O cabo de conexão tem uma capacitância característica por comprimento de unidade e uma indutância característica por comprimento de unidade. Esses valores são frequentemente chamados de C_cabo ou C_c e L_cabo ou L_c em desenhos de controle. As folhas de dados do cabo provavelmente se referem à capacitância e indutância como uma impedância característica, com unidades em F/m e H/m. Se esses valores não forem conhecidos, muitos desenhos de controle dão uma indicação de valores comuns associados a cabos típicos de par trançado simples.

A avaliação que precisa ser realizada para garantir a segurança da capacitância e indutância é C_o > (C_i + C_cabo) e L_o > (Li + L_cabo). Isso requer que o comprimento total do cabo do equipamento associado ao equipamento intrinsecamente seguro seja conhecido para que o C_cabo e o L_cabo totais possam ser determinados. No entanto, pode haver um porém nessa avaliação simples. O desenho de controle do equipamento associado pode conter mais informações sobre a redução dos valores de C_o e L_o para situações em que tanto C_i quanto L_i são maiores que 1% do valor de C_o e L_o. Esse fator de redução é frequentemente chamado de regra dos 50%. Os detalhes dessa condição vão além do escopo deste artigo do blog, mencionamos aqui apenas para chamar sua atenção. Uma vez que essa avaliação tenha sido feita para um loop de circuito específico, a maioria dos locais de instalação exige que os componentes e cálculos sejam documentados em um documento conhecido como documento descritivo do sistema, que será usado como referência para a aprovação inicial e auditorias subsequentes e trabalho de manutenção para garantir a segurança do circuito e de toda a instalação.

Resumo: Quando um circuito é considerado intrinsecamente seguro?

Segurança intrínseca é um tipo específico de proteção e não um termo geral para equipamentos projetados para uso em locais classificados. O princípio básico da segurança intrínseca é limitar a energia para eliminar potenciais fontes de ignição. A energia disponível para a operação de um dispositivo elétrico ou eletrônico é, portanto, limitada, de modo que faíscas elétricas ou fontes de ignição térmica não representem um risco. Um circuito é considerado intrinsecamente seguro se os pares de valores de tensão e corrente estiverem abaixo da curva de limite de ignição relevante para a atmosfera explosiva. Quando usado nas Zonas 1 ou 0, o valor permitido é adicionalmente reduzido por um fator de segurança de 1,5.
Exemplos comuns de equipamentos intrinsecamente seguros são sensores, atuadores e dispositivos móveis, como dispositivos portáteis ou smartphones e tablets intrinsecamente seguros. O equipamento intrinsecamente seguro e o equipamento associado são osdois principais componentes de uma instalação de circuito intrinsecamente seguro. A maioria é certificada de acordo com o conceito de entidade, que fornece ao designer um método simples para avaliar a segurança do circuito intrinsecamente seguro concluído. Nos EUA e Canadá, existe um documento obrigatório, conhecido como desenho de controle. O circuito intrinsecamente seguro pode ser confirmado pela correspondência correta dos parâmetros da entidade. Um documento descritivo do sistema detalha todos os componentes, conexões e cálculos associados a cada circuito intrinsecamente seguro dentro do sistema para aprovação inicial e auditorias e manutenção subsequentes.

Esperamos que este artigo do blog tenha lhe dado mais confiança no uso de segurança intrínseca em máquinas e em aplicações de processo. A segurança intrínseca é um excelente método de proteção e vale a pena familiarizar-se com ele ao criar designs para áreas classificadas. Como há muito mais a dizer e explicar sobre segurança intrínseca do que o espaço neste artigo do blog pode acomodar, encorajamos você a aprender mais através do compêndio sobre segurança intrínseca da Pepperl+Fuchs, que você pode encontrar em nossa Base de conhecimento de proteção contra explosão elétrica.

Mais informações

• Tecnologia de interface para aplicações na indústria de processos
• Dispositivos móveis intrinsecamente seguros
• Ethernet-APL para processos digitais intrinsecamente seguros

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