Differenza tra una barriera Zener e un isolatore galvanico a sicurezza intrinseca
Spesso indicate come barriere ATEX, barriere a sicurezza intrinseca o barriere I.S., sia le barriere Zener che gli isolatori galvanici a sicurezza intrinseca limitano l'energia nell'area pericolosa. Esistono però nette differenze nel design di ogni tipo di dispositivo.
Che cos'è una barriera Zener?
Le barriere Zener sono semplici dispositivi costituiti da diodi, resistenze e fusibili Zener opportunamente collegati che limitano la tensione, la corrente e la potenza dei dispositivi collegati nell'area pericolosa.
Di seguito è riportata un'installazione di una barriera Zener.
Il principio di funzionamento di una barriera Zener è relativamente semplice. Le resistenze limitano la corrente che accede all'area pericolosa, mentre i diodi Zener conducono in caso di guasto, interrompendo la tensione e scaricando a terra la corrente in eccesso. Un fusibile protegge i diodi Zener in caso di sovraccarico.
Differenza tra barriere di isolamento e barriere Zener.
Per il corretto funzionamento e per garantire la sicurezza intrinseca è necessaria una messa a terra I.S. dedicata, che deve essere installata e sottoposta a manutenzione come previsto dalla norma IEC 60079-14.
Questo requisito, insieme a un carico inferiore sul loop e ad alcune limitazioni funzionali, ha determinato una diffusa sostituzione delle barriere Zener con isolatori galvanici a sicurezza intrinseca.
Che cos'è un isolatore galvanico a sicurezza intrinseca?
La progettazione degli isolatori galvanici a sicurezza intrinseca, come quelli della nostra serie PR 9000 differisce rispetto alle barriere Zener.
Entrambi i dispositivi limitano l'energia disponibile nell'area pericolosa, ma ricorrendo a componenti come trasformatori e optoisolatori è possibile ottenere l'isolamento galvanico tra ingresso, uscita e alimentazione. È quello che viene chiamato isolamento galvanico a 3 porte, visibile nel grafico seguente.
Sono disponibili anche isolatori galvanici con alimentazione loop e a 2 porte, per diversi tipi di applicazioni.
Di seguito è visibile un tipico isolatore galvanico a 3 porte a sicurezza intrinseca.
Questi dispositivi sono dotati di isolamento galvanico integrato quindi non richiedono una messa a terra I.S. dedicata. Questa caratteristica semplifica l'installazione e la manutenzione, rispetto alle barriere Zener.
Tra gli altri vantaggi degli isolatori galvanici a sicurezza intrinseca segnaliamo:
- Carica inferiore sul loop
- Capacità di convertire e amplificare i segnali
- Immunità ai disturbi e alle sovratensioni superiore
Per ulteriori informazioni sulle differenze tra le barriere Zener e gli isolatori galvanici a sicurezza intrinseca è possibile consultare la sezione Barriere isolate e barriere Zener a confronto.
Che cos'è un'attrezzatura certificata per aree pericolose?
Le attrezzature destinate all'installazione in aree pericolose o i dispositivi associati devono essere sicuri per l'uso previsto e conformi al metodo di protezione contro le esplosioni utilizzato.
Nell'UE queste attrezzature devono essere certificate ATEX.
Oltre alla certificazione ATEX, obbligatoria in Europa, esiste anche la certificazione IECEx, è riconosciuta a livello internazionale in diversi Paesi.
Anche se la IECEx è diffusamente accettata, potrebbero essere necessarie alcune certificazioni specifiche per determinati Paesi.
Le certificazioni devono essere rilasciate da un organismo notificato e devono dimostrare la conformità alle norme e ai metodi di protezione pertinenti.
Contengono importanti informazioni relative al prodotto, tra cui:
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Per garantire la sicurezza è necessario installare le attrezzature certificate per aree pericolose attenendosi alle istruzioni di installazione e rispettare le eventuali condizioni speciali di utilizzo come indicato nel certificato.
I.S. Parametri delle entità e calcolo del loop
Un tipico circuito a sicurezza intrinseca o loop I.S. è costituito da 3 componenti principali:
- Dispositivo a sicurezza intrinseca: dispositivi da campo certificati e installati nell'area pericolosa.
- Dispositivo associato: dispositivi installati nell'area sicura che si interfacciano con dispositivi installati nell'area pericolosa, ad esempio la barriera I.S.
- Cablaggio in campo: cavo di collegamento compatibile.
La progettazione sicura di circuiti a sicurezza intrinseca richiede il calcolo del "loop I.S.".
Per ciascun componente o dispositivo appartenente al loop sono disponibili caratteristiche o "parametri delle entità" specifici. I valori sono indicati nel certificato del prodotto e negli schemi di installazione.
Il semplice calcolo del loop I.S. si può quindi usare per stabilire quali dispositivi possono essere collegati in sicurezza e per determinare la lunghezza massima del cavo di collegamento.
I parametri delle entità tipici per ciascun componente del loop sono riportati nella tabella qui sotto.
I valori per il dispositivo associato vengono confrontati con i valori corrispondenti di quello a sicurezza intrinseca per stabilire se i dispositivi sono compatibili. Si esegue quindi un calcolo per determinare la lunghezza massima del cavo in base ai valori di capacità e induttanza.
I requisiti del loop I.S. sono riportati di seguito:
