Diferencia entre una barrera Zener y un aislador intrínsecamente seguro
A menudo denominadas barreras ATEX, barreras de seguridad intrínseca o barreras I.S., tanto las barreras Zener como los aisladores galvánicos intrínsecamente seguros limitan la energía a la zona peligrosa. Sin embargo, existen notables diferencias en el diseño de cada tipo de dispositivo.
¿Qué es una barrera Zener?
Las barreras Zener son dispositivos sencillos formados por una disposición de diodos Zener, resistencias y fusibles que limitan la tensión, la corriente y la potencia de los dispositivos conectados en la zona peligrosa.
A continuación se muestra una instalación típica de una barrera Zener.
El principio de funcionamiento de una barrera Zener es relativamente sencillo. Las resistencias restringen la corriente que entra en la zona peligrosa, mientras que los diodos Zener actúan en caso de fallo bloqueando la tensión y desviando el exceso de corriente a tierra. Hay un fusible para proteger los diodos Zener en caso de sobrecarga.
Diferencia entre barreras aisladas frente a barreras Zener.
Para un correcto funcionamiento y para mantener la seguridad intrínseca, se requiere una toma a tierra I.S., que debe instalarse y mantenerse de acuerdo con IEC 60079-14.
Este requisito, junto con una carga de lazo más restrictiva y limitaciones funcionales, hace que las barreras Zener hayan sido sustituidas en gran parte por aisladores galvánicos intrínsecamente seguros.
¿Qué es un aislador galvánico intrínsecamente seguro?
El diseño de los aisladores galvánicos intrínsecamente seguros, como los dispositivos de la serie PR 9000 es distinto al de las barreras Zener.
Ambos dispositivos limitan la energía disponible en la zona peligrosa, pero mediante el uso de componentes como transformadores y optoaisladores en el diseño es posible lograr el aislamiento galvánico entre la entrada, la salida y la alimentación. Esto se conoce como aislamiento galvánico de 3 vías, como se muestra en el gráfico de abajo.
Según la aplicación, también hay disponibles aisladores galvánicos de 2 vías y alimentados por lazo.
A continuación se muestra un aislador galvánico típico de 3 vías intrínsecamente seguro.
Como estos dispositivos incorporan aislamiento galvánico, no se requiere una toma de tierra de S.I. específica. Sólo esto simplifica la instalación y el mantenimiento continuo en comparación con las barreras Zener.
Estas son otras ventajas de los aisladores galvánicos intrínsecamente seguros:
- Menor carga de lazo
- Capacidad de convertir y amplificar señales
- Mejora la inmunidad al ruido y a las sobretensiones
Para obtener más información sobre las diferencias entre las barreras Zener y los aisladores galvánicos intrínsecamente seguros, ver Barreras aisladas frente a barreras Zener.
¿Qué es un equipo certificado para zonas peligrosas?
Los equipos que se instalen en zonas peligrosas o equipos asociados deben ser seguros para el uso previsto y cumplir con cualquier método de protección contra explosiones que se emplee.
En la UE, estos equipos deben tener certificación ATEX.
Aunque la certificación ATEX es necesaria en Europa, también existe la certificación IECEx, reconocida internacionalmente en varios países.
Aunque la IECEx está muy aceptada, es posible que se necesiten algunas certificaciones específicas de cada país.
Las certificaciones deben ser realizadas por un organismo notificado y demostrarán el cumplimiento de las normas y métodos de protección pertinentes.
Los certificados contienen información importante sobre el producto, como por ejemplo:
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Para garantizar la seguridad, los equipos certificados para zonas peligrosas deben instalarse según las instrucciones de instalación correspondientes y cumplir las condiciones especiales de uso estipuladas en el certificado.
Barrera Parámetros de la unidad y cálculo del lazo
Un circuito típico de seguridad intrínseca o lazo de S.I. está formado por 3 componentes principales que hay que tener en cuenta:
- Equipos intrínsecamente seguros: dispositivos de campo certificados instalados en la zona peligrosa.
- Equipos asociados: dispositivos instalados en la zona segura que interactúan con los dispositivos de la zona peligrosa, por ejemplo, la barrera I.S.
- Cableado de campo: cable de interconexión compatible.
El diseño seguro de los circuitos de seguridad intrínseca requiere un cálculo del "lazo de seguridad intrínseca I.S.".
Las características específicas o "parámetros de la entidad" están disponibles para cada componente o dispositivo del lazo. Los valores se pueden consultar en la certificación del producto y los planos de instalación.
El cálculo del lazo I.S. simple se puede utilizar para determinar qué dispositivos se pueden conectar de forma segura, junto con la longitud máxima del cable de interconexión.
En la siguiente tabla se muestran los parámetros de entidad típicos para cada componente del lazo.
Los valores del aparato asociado se comparan con los valores correspondientes del aparato intrínsecamente seguro para determinar si los dispositivos son compatibles. A continuación, se realiza un cálculo para determinar la longitud máxima del cable en función de los valores de capacitancia e inductancia relevantes.
A continuación se muestran los requisitos del lazo I.S.:
