Hidrógeno y soluciones de seguridad para peligros eléctricos en entornos explosivos
La búsqueda de emisiones netas cero y la descarbonización global han impulsado un aumento espectacular de la demanda de fuentes de energía renovables. El hidrógeno está emergiendo rápidamente como una solución prometedora, sobre todo por su doble papel como fuente y como medio de almacenamiento de energía.
A medida que los gobiernos y las industrias se proponen alcanzar los ambiciosos objetivos de descarbonización para 2030, las instalaciones de producción, distribución y almacenamiento de hidrógeno se expanden por todo el mundo. Sin embargo, con el aumento del uso de hidrógeno llega un desafío importante: la seguridad. El hidrógeno, aunque es un portador de energía limpio y eficiente, también es altamente explosivo, por lo que requiere medidas de protección sólidas en entornos peligrosos.
Proyectos de electrólisis del agua previstos y operativos en Europa
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La promesa del hidrógeno verde y la necesidad de transición
El hidrógeno se presenta en diversos "colores", y cada uno de ellos representa un método de producción distinto y, por consiguiente, un impacto medioambiental diferente. El espectro de colores del hidrógeno incluye el negro, el gris, el azul y el verde, siendo el hidrógeno verde el más respetuoso con el medio ambiente.
Colores del hidrógeno
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En la actualidad, la mayor parte del hidrógeno mundial se produce mediante el reformado de metano con vapor, un proceso en el que el gas natural que contiene metano CH4 se divide en hidrógeno H2 y CO2
Reacción de reformado de metano con vapor
CH4 + H2O (+ calor) → CO + 3H2
Reacción de desplazamiento del gas de agua
CO + H2O → CO2 + H2 (+ pequeña cantidad de calor)
Que emite cantidades significativas de dióxido de carbono (CO2) como subproducto del propio proceso y como subproducto del calentamiento del reformador de vapor a 800-900 grados C.
Esta forma de hidrógeno, a menudo denominada hidrógeno negro o gris, debe sustituirse si se quiere alcanzar el objetivo global de carbono neto cero.
El hidrógeno verde, en cambio, se produce mediante electrólisis, en la que la energía eléctrica -generada preferentemente por fuentes renovables- se utiliza para dividir el agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). A pesar de sus evidentes beneficios medioambientales, sólo un 5% de la producción actual de hidrógeno es verde. Aumentar la producción de hidrógeno verde es esencial para lograr una economía con bajas emisiones de carbono, ya que proporciona una vía sostenible para que industrias que dependen en gran medida de los combustibles fósiles hagan la transición hacia soluciones energéticas más limpias.
La naturaleza explosiva del hidrógeno: un desafío permanente para la seguridad
One of the most critical aspects of safety in hydrogen-rich environments is managing electrical hazards. Even small sparks from electrical components can ignite hydrogen, which is why companies working in this space must adopt stringent safety protocols and technologies.
En los entornos en los que se manipula hidrógeno, se crean automáticamente zonas peligrosas, en las que existe la posibilidad de que se produzca una explosión. Esto hace necesario un marco de seguridad integral para prevenir posibles peligros. Las medidas de seguridad relacionadas con el hidrógeno alcanzan toda la cadena de valor, desde las instalaciones de producción a las tuberías de transporte, pasando por los depósitos de almacenamiento y las aplicaciones para el usuario final.
A medida que el mundo planea una expansión significativa de la infraestructura del hidrógeno, es crucial que las consideraciones de seguridad evolucionen paralelamente al crecimiento. Esta expansión introduce cuestiones de seguridad, especialmente relacionadas con los peligros eléctricos en entornos explosivos, que deben abordarse para permitir el uso generalizado del hidrógeno como solución energética segura y eficaz.
Gestión de los peligros eléctricos en entornos explosivos con hidrógeno
Uno de los aspectos más críticos de la seguridad en entornos ricos en hidrógeno es la gestión de los peligros eléctricos. Incluso las pequeñas chispas de los componentes eléctricos pueden inflamar el hidrógeno, por lo que las empresas que trabajan en este sector deben adoptar protocolos y tecnologías de seguridad estrictos.
En entornos peligrosos, los equipos antideflagrantes son esenciales para prevenir la ignición del hidrógeno. Los sistemas eléctricos utilizados en el procesamiento, almacenamiento y transporte de hidrógeno deben cumplir normas de seguridad específicas que minimicen el riesgo de chispas u otras fuentes de ignición. Esto implica el uso de equipos de seguridad intrínseca (IS), diseñados para funcionar con seguridad en atmósferas explosivas limitando la energía eléctrica y térmica disponible para la ignición.
Por ejemplo, el uso de dispositivos intrínsecamente seguros en entornos con hidrógeno garantiza que la energía de los equipos eléctricos no sea suficiente para desencadenar una explosión de hidrógeno. El principio de diseño de seguridad intrínseca es especialmente crucial para medir y controlar valores de proceso como la presión, la temperatura y el caudal en los procesos de producción y distribución de hidrógeno.
PR electronics: un socio de confianza en soluciones de seguridad para hidrógeno
En los entornos complejos y de alto riesgo en los que se maneja el hidrógeno, PR electronics ofrece soluciones avanzadas para la interconexión de variables del proceso, especialmente en entornos explosivos con hidrógeno. Con más de 50 años de experiencia, PR electronics es especialista en el desarrollo de soluciones rentables para instrumentación en zonas peligrosas, incluidas las de hidrógeno. Nuestra experiencia en instrumentación antideflagrante permite una integración perfecta de sensores y sistemas de control, garantizando la seguridad al tiempo que se optimiza la eficiencia del proceso.
PR electronics se centra en el suministro de instrumentación que cumpla los estrictos requisitos de los entornos explosivos y sus normas Ex asociadas, como ATEX, IECEx, UL, FM, etc. La gama de dispositivos intrínsecamente seguros permite la supervisión precisa y segura de los procesos relacionados con el hidrógeno y sus señales asociadas relacionadas, como la temperatura, la presión, el nivel y el caudal, desde la producción hasta el almacenamiento y el transporte. Esto garantiza que los valores críticos del proceso, como la presión, el caudal, el estado de las válvulas y la temperatura, se midan de forma fiable, incluso en las condiciones más desafiantes.
A medida que crece el papel que desempeña el hidrógeno en la combinación energética global, también lo hace la necesidad de contar con socios de confianza que comprendan los desafíos de seguridad únicos que presenta el hidrógeno. PR electronics es líder en este ámbito, y ofrece soluciones innovadoras que ayudan a las industrias a sortear las complejidades de trabajar con gases explosivos como el hidrógeno.
Soluciones intrínsecamente seguras para zonas peligrosas
PR electronics ofrece una gama de soluciones intrínsecamente seguras (IS), diseñadas para entornos con exposición al hidrógeno. Fáciles de diseñar y mantener, estas soluciones garantizan un rendimiento fiable en áreas con distintas clasificaciones de zona, como la Zona 0 / Div. 1, donde el gas hidrógeno explosivo está presente de forma permanente. El hidrógeno, clasificado como Grupo de gases IIC, requiere un cuidado especial pues incluso una chispa mínima pueden causar su ignición. PR electronics garantiza la interconexión segura de instrumentos como sensores de temperatura y transmisores de presión en estas zonas peligrosas.
Clasificación de zonas y conformidad
Los productos de PR electronics cumplen con las normas EN / IEC 60079, lo que garantiza la seguridad en entornos con hidrógeno. Las soluciones se adaptan a las distintas clasificaciones:
- Zona 0 / Div. 1: Presencia permanente de gas hidrógeno.
- Zona 1 / Div. 1: Presencia ocasional de gas hidrógeno.
- Zona 2 / Div. 2: Menor riesgo de presencia de hidrógeno, pero se siguen aplicando medidas de seguridad.
Clasificación de temperatura para equipos con hidrógeno
El hidrógeno tiene una temperatura de autoignición de 560°C.
Un producto intrínsecamente seguro con la clasificación de temperatura T4-T6 (T1 es la menos estricta) es suficiente para evitar cualquier peligro relacionado con la temperatura ambiente, pero debido a su baja energía de ignición, los equipos deben diseñarse y supervisarse cuidadosamente. PR electronics ofrece soluciones con clasificación de temperatura que mantienen la seguridad incluso en condiciones exigentes.
Ejemplo de solución para la supervisión de la temperatura
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Pasos sencillos para valorar tu sistema de seguridad intrínseca (entorno ATEX)
- Transmisor en Zona 0 Ex ia clasificado / Barrera en zona segura [Ex ia] clasificado.
- El hidrógeno requiere un producto clasificado como Grupo de gases IIC.
- Determinar la clasificación de zona / división del transmisor: en este caso, Zona 0 / Div. 1 para presencia permanente de hidrógeno.
- Determinar las temperaturas de funcionamiento para el transmisor; p. ej., temperatura ambiente de 80°C. La temperatura de ignición del hidrógeno, de 560°C, es muy superior a la exigida para la clasificación de temperatura Ex T4 = 135°C. La barrera tiene una temperatura ambiente de funcionamiento de hasta 60°C en la zona segura.
- Realizar un cálculo de lazo para el sistema IS completo, incluidos el transmisor, el cable y la barrera, con los parámetros de entidad respectivos.
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| PR 5337D Transmisor de temperatura PR 5337D con clasificación ATEX Ex: II 1 G Ex ia IIC T6...T4 Ga |
PR 9106B Barrera PR 9106B para la instalación en zona segura con clasificación ATEX Ex: II (1) G [Ex ia Ga] IIC/IIB/IIA |
Para simplificar, aquí sólo se indican las clasificaciones ATEX. Se observarán clasificaciones de producto similares para IECEx, UL, FM, INMETRO, etc. Consulta el manual o la ficha técnica del producto.
Trabajar con soluciones IS de PR electronics
PR electronics ofrece dispositivos intrínsecamente seguros de uso sencillo que simplifican la seguridad en entornos con hidrógeno. Diseñadas para ser fáciles de usar, nuestras soluciones ayudan a las empresas a centrarse en la optimización de los procesos al tiempo que minimizan los riesgos de seguridad en zonas peligrosas.
Ventajas de la seguridad intrínseca
La seguridad intrínseca ofrece diversas ventajas:
- Mantenimiento simplificado con posibilidad de trabajar en circuitos activos.
- Costes más bajos en comparación con los armarios antideflagrantes y los componentes asociados.
- Diseños con tolerancia de fallo.
- Aplicable a todas las zonas de gas y polvo.
