UNE-EN_60079-25=2005

norma española

UNE-EN 60079-25

Enero 2005 TÍTULO

Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas Parte 25: Sistemas de seguridad intrínseca

Electrical apparatus for explosive gas atmospheres. Part 25: Intrinsically safe systems. Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses. Partie 25: Systèmes de sécurité intrinsèque.

CORRESPONDENCIA

Esta norma es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 60079-25 de enero de 2004, que a su vez adopta la Norma Internacional IEC 60079-25:2003.

OBSERVACIONES

Esta norma anulará y sustituirá a la Norma UNE-EN 50039 de julio de 1996 antes de 2006-12-01.

ANTECEDENTES

Esta norma ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 202 Instalaciones Eléctricas cuya Secretaría desempeña AFME.

Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 639:2005

LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

 AENOR 2005 Reproducción prohibida

C Génova, 6 28004 MADRID-España

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Grupo 37

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S

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NORMA EUROPEA EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM

EN 60079-25 Enero 2004

ICS 29.260.20

Sustituye a EN 50039:1980

Versión en español

Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas Parte 25: Sistemas de seguridad intrínseca (IEC 60079-25:2003)

Electrical apparatus for explosive gas atmospheres. Part 25: Intrinsically safe systems. (IEC 60079-25:2003).

Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses. Partie 25: Systèmes de sécurité intrinsèque. (CEI 60079-25:2003).

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche. Teil 25: Eigensichere Systeme. (IEC 60079-25:2003).

Esta norma europea ha sido aprobada por CENELEC el 2003-12-02. Los miembros de CENELEC están sometidos al Reglamento Interior de CEN/CENELEC que define las condiciones dentro de las cuales debe adoptarse, sin modificación, la norma europea como norma nacional. Las correspondientes listas actualizadas y las referencias bibliográficas relativas a estas normas nacionales, pueden obtenerse en la Secretaría Central de CENELEC, o a través de sus miembros. Esta norma europea existe en tres versiones oficiales (alemán, francés e inglés). Una versión en otra lengua realizada bajo la responsabilidad de un miembro de CENELEC en su idioma nacional, y notificada a la Secretaría Central, tiene el mismo rango que aquéllas. Los miembros de CENELEC son los comités electrotécnicos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, Eslovaquia, Eslovenia, España, Estonia, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Irlanda, Islandia, Italia, Letonia, Lituania, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

CENELEC COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN ELECTROTÉCNICA European Committee for Electrotechnical Standardization Comité Européen de Normalisation Electrotechnique Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung SECRETARÍA CENTRAL: Rue de Stassart, 35 B-1050 Bruxelles  2004 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CENELEC.

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PRÓLOGO El texto del documento 31G/115/FDIS, futura edición 1 de la Norma Internacional IEC 60079-25, preparado por el Subcomité SC 31G, Aparatos y sistemas de seguridad intrínseca, del Comité Técnico TC 31, Material eléctrico para atmósferas explosivas, de IEC, fue sometido a voto paralelo IEC-CENELEC y fue aprobado por CENELEC como Norma Europea EN 60079-25 el 2003-12-02. Esta norma sustituye a la Norma Europea EN 50039:1980. Se fijaron las siguientes fechas: − Fecha límite en la que la norma europea debe adoptarse a nivel nacional por publicación de una norma nacional idéntica o por ratificación

(dop)

2004-09-01

− Fecha límite en la que deben retirarse las normas nacionales divergentes con esta norma

(dow)

2006-12-01

El anexo ZA ha sido añadido por CENELEC.

DECLARACIÓN El texto de la Norma Internacional IEC 60079-25:2003 fue aprobado por CENELEC como norma europea sin ninguna modificación.

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ÍNDICE Página 1

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ......................................................................

7

2

NORMAS PARA CONSULTA.......................................................................................

7

3

DEFINICIONES ..............................................................................................................

7

4

DOCUMENTO DESCRIPTIVO DEL SISTEMA ........................................................

8

5

AGRUPACIÓN Y CLASIFICACIÓN ...........................................................................

9

6 6.1 6.2 6.3

CATEGORÍAS DE LOS SISTEMAS ............................................................................ Generalidades ................................................................................................................... Categoría "ia" .................................................................................................................. Categoría "ib" ..................................................................................................................

9 9 9 9

7

TEMPERATURA NOMINAL AMBIENTE .................................................................

9

8

CABLEADO DEL CAMPO............................................................................................

9

9

PUESTA A TIERRA Y CONDUCTOS DE LOS SISTEMAS DE SEGURIDAD INTRÍNSECA ...................................................................................

10

PROTECCIÓN CONTRA RAYOS Y OTRAS SOBRETENSIONES ELÉCTRICAS.............................................................................

10

11 11.1 11.2 11.3 11.4

EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD INTRÍNSECA ....................... Generalidades ................................................................................................................... Análisis de los circuitos inductivos ................................................................................. Defectos del cableado de campo ...................................................................................... Verificación y ensayos de tipo .........................................................................................

11 11 13 13 13

12

MARCADO ......................................................................................................................

13

10

ANEXO A (Normativo)

EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD INTRÍNSECA SIMPLE ......................................................................

14

EVALUACIÓN DE LOS CIRCUITOS QUE CONTIENEN MÁS DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN..............................

16

ANEXO C (Informativo) INTERCONEXIÓN DE CIRCUITOS DE SEGURIDAD INTRÍNSECA LINEALES Y NO LINEALES..................................

20

ANEXO D (Normativo)

VERIFICACIÓN DE PARÁMETROS INDUCTIVOS ...................

56

ANEXO E (Informativo) FORMATO POSIBLE DE ESQUEMAS DESCRIPTIVOS DEL SISTEMA Y DE ESQUEMAS DE LA INSTALACIÓN.........

58

ANEXO F (Informativo) PROTECCIÓN CONTRA LA SOBRETENSIÓN DE UN CIRCUITO DE SEGURIDAD INTRÍNSECA ..................................

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ANEXO B (Normativo)

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Figura 1 Figura A.1 Figura B.1 Figura B.2 Figura B.3 Figura C.1a) Figura C.1b) Figura C.1c) Figura C.1 Figura C.2a) Figura C.2b) Figura C.2c) Figura C.2d) Figura C.2e) Figura C.2 Figura C.3a) Figura C.3b) Figura C.3 Figura C.4 Figura C.5 Figura C.6a) Figura C.6b) Figura C.6 Figura C.7a) Figura C.7b) Figura C.7c) Figura C.7d) Figura C.7e) Figura C.7 Figura C.8a) Figura C.8b) Figura C.8c) Figura C.8d) Figura C.8e) Figura C.8 Figura C.9 Figura D.1 Figura E.1 Figura E.2 Figura F.1

Tabla C.1 Tabla C.2

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Análisis de los sistemas ............................................................................................ Interconexión de un material de seguridad intrínseca con un material asociado ..................................................................................................... Fuentes de alimentación conectadas en serie......................................................... Fuentes de alimentación conectadas en paralelo................................................... Fuentes de alimentación no conectadas deliberadamente .................................... Características lineales ............................................................................................ Características trapezoidales .................................................................................. Características rectangulares ................................................................................. Circuitos equivalentes y características de salida de circuitos resistivos ............ Conexión en serie con adición de tensión............................................................... Conexión en serie con adición de tensión y posible adición de corriente ............ Conexión paralela con adición de corriente .......................................................... Conexión paralela con adición de corriente y posible adición de tensión ........... Conexión en serie o paralela con adición de corriente y de tensión .................... Adición de corriente y/o tensión para interconexiones ......................................... Características de salida.......................................................................................... Circuito equivalente................................................................................................. Característica de salida y circuito equivalente de una fuente con característica trapezoidal ................................................................................. Ejemplo de interconexión........................................................................................ Características de adición del circuito representado en la figura C.4................. Adición de corriente ................................................................................................ Adición de tensión.................................................................................................... Adición de corriente y/o de tensión para el ejemplo de la figura C.4.................. Diagrama para 0,15 mH.......................................................................................... Diagrama para 0,5 mH............................................................................................ Diagrama para 1 mH............................................................................................... Diagrama para 2 mH............................................................................................... Diagrama para 5 mH............................................................................................... Diagrama de curvas de límites para característica de fuente universal − Grupo IIC................................................................................................................. Diagrama para 0,15 mH.......................................................................................... Diagrama para 0,5 mH............................................................................................ Diagrama para 1 mH............................................................................................... Diagrama para 2 mH............................................................................................... Diagrama para 5 mH............................................................................................... Diagrama de curvas de límite para característica de fuente universal − Grupo IIB ................................................................................................................. Modelo de plantilla para diagramas de fuentes universales ................................ Circuito inductivo típico.......................................................................................... Esquema de bloques típico para el documento descriptivo de un sistema SI ..... Esquema de instalación típico de un sistema SI .................................................... Requisitos relativos a la protección contra sobretensión de un dispositivo de medida ..............................................................................................

12

Parámetros necesarios para describir la característica de salida........................ Correspondencia entre los diagramas y, los grupos de los materiales y las inductancias .....................................................................................................

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15 18 18 19 21 21 21 21 22 22 22 23 23 23 27 27 27 30 32 33 33 33 35 37 39 41 43 44 45 47 49 51 53 54 55 57 59 60 63

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Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas Parte 25: Sistemas de seguridad intrínseca

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN 1.1 Esta parte de la Norma IEC 60079 contiene los requisitos específicos para la construcción y la evaluación de los sistemas eléctricos de seguridad intrínseca con modo de protección “i”, destinados a su utilización como un todo o en parte, en atmósferas explosivas del Grupo II. Esta norma está destinada para ser utilizada por el diseñador del sistema que puede ser un fabricante, un consultor especializado o un miembro del personal del consumidor final. 1.2 Esta norma complementa a la Norma IEC 60079-11, cuyos requisitos se aplican al material eléctrico utilizado en sistemas eléctricos de seguridad intrínseca. 1.3 Los requisitos de la instalación de un sistema del Grupo II, diseñado de acuerdo con esta norma, están especificados en la Norma IEC 60079-14. 2 NORMAS PARA CONSULTA Las normas que a continuación se indican son indispensables para la aplicación de esta norma. Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de la norma (incluyendo cualquier modificación de ésta). IEC 60060-1 − Técnicas de ensayo de alta tensión. Parte 1: Definiciones y requisitos generales relativos a los ensayos. IEC 60079-0 − Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 0: Requisitos generales. IEC 60079-11:1999 − Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 11: Seguridad intrínseca “i”. IEC 60079-14:2002 − Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 14: Instalaciones eléctricas en emplazamientos peligrosos (a excepción de las minas). 3 DEFINICIONES Para el objeto de este documento, se aplican las siguientes definiciones específicas para los sistemas eléctricos de seguridad intrínseca. Ellas completan las definiciones dadas en la Norma IEC 60079-0 y la Norma IEC 60079-11. 3.1 sistema eléctrico de seguridad intrínseca: Conjunto de objetos interconectados del material eléctrico, descrito en un documento descriptivo del sistema, en el que los circuitos o partes de los circuitos destinados a su utilización en una atmósfera explosiva, son circuitos de seguridad intrínseca. 3.1.1 sistema eléctrico de seguridad intrínseca certificado: Sistema eléctrico conforme a la definición dada en el apartado 3.1, para el que se ha emitido un certificado que confirma que el sistema eléctrico cumple con esta norma. 3.1.2 sistema eléctrico de seguridad intrínseca no certificado: Sistema eléctrico conforme con la definición dada en el apartado 3.1 por el que el conocimiento de los parámetros eléctricos de objetos que constituyen un material eléctrico de seguridad intrínseca certificado, de un material asociado certificado o de un material simple, como también el conocimiento de parámetros eléctricos y físicos del cableado de interconexión, permiten deducir sin ninguna ambigüedad el mantenimiento de la seguridad intrínseca.

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3.2 documento descriptivo del sistema: Documento en el que están especificados el material eléctrico, sus parámetros eléctricos y los del cableado de interconexión, que lo constituyen. 3.3 diseñador del sistema: Persona responsable de la elaboración del certificado descriptivo del sistema, que tenga las competencias necesarias para cumplir la tarea que le incumbe y le habilita para tomar compromisos por cuenta de su empleador. 3.4 capacidad máxima del cable (Cc): Capacidad máxima del cable de interconexión que se puede conectar a un circuito de seguridad intrínseca, sin invalidar la seguridad intrínseca. 3.5 inductancia máxima del cable (Lc): Inductancia máxima del cable de interconexión que se puede conectar a un circuito de seguridad intrínseca, sin invalidar la seguridad intrínseca. 3.6 máxima relación de la inductancia a la resistencia del cable (Lc/Rc): Valor máximo de la relación de la inductancia (Lc) a la resistencia (Rc) del cable de interconexión que se puede conectar a un circuito de seguridad intrínseca, sin invalidar la seguridad intrínseca. 3.7 fuente de alimentación lineal: Fuente de potencia donde la corriente de salida está determinada por una resistencia. La tensión de salida decrece linealmente mientras la corriente de salida aumenta. 3.8 fuente de alimentación no lineal: Fuente de potencia en la que la tensión de salida y la corriente de salida tienen una relación no lineal. EJEMPLO

Una alimentación con una tensión de salida constante, hasta que alcanza una corriente límite constante regulada mediante semiconductores.

4 DOCUMENTO DESCRIPTIVO DEL SISTEMA Para todos los sistemas debe establecerse un documento descriptivo del sistema. El documento descriptivo del sistema debe proveer un análisis adecuado del nivel de seguridad alcanzado por este sistema. El anexo E incluye ejemplos de diagramas típicos, que ilustran los requisitos para el documento descriptivo del sistema. Los requisitos mínimos son los siguientes: a) diagrama de bloque del sistema, enumerando todos los elementos que constituyen materiales eléctricos dentro del sistema; b) indicación de la subdivisión del Grupo, de la clasificación en temperatura, de la categoría y de la temperatura nominal ambiente, conforme a los capítulos 5, 6 y 7; c) requisitos y parámetros permitidos del cable de interconexión, de acuerdo con el capítulo 8; d) detalles de los puntos puestos a tierra y de conexión del sistema, de acuerdo con el capítulo 9. Igualmente, se debe incluir un análisis conforme al capítulo 10, cuando se utilizan dispositivos de protección contra sobretensiones; e) cuando sea de aplicación, debe incluirse una justificación de la evaluación de aparatos como ‘material simple’ conforme con la Norma IEC 60079-11. En particular cuando se incluyen varios materiales simples, se debe prever el análisis de la suma de sus parámetros. f) debe crearse una identificación única del documento descriptivo del sistema; g) el diseñador del sistema debe firmar y fechar el documento.

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5 AGRUPACIÓN Y CLASIFICACIÓN Los sistemas eléctricos de seguridad intrínseca deben ubicarse en el Grupo II como se define en la Norma IEC 60079-0. Cuando corresponda, al sistema, como un todo, o a sus partes, se le debe asignar una posterior subdivisión o clasificación. A los materiales que constituyen un sistema de seguridad intrínseca del Grupo II, destinados a su utilización en atmósfera explosiva, se les debe asignar una clasificación de la temperatura superficial conforme con la Norma IEC 60079-0 y con la Norma IEC 60079-11. NOTA 1 − En el caso de sistemas eléctricos de seguridad intrínseca del Grupo II, o de sus piezas que lo constituyen, las subdivisiones A, B, C pueden ser diferentes de las aplicables al material eléctrico de seguridad intrínseca en particular y del material eléctrico asociado incluido en el sistema. NOTA 2 − Diferentes partes del mismo sistema eléctrico de seguridad intrínseca pueden tener diferentes subdivisiones (A, B, C). El material utilizado puede tener diferentes clases de temperatura superficial y diferentes temperaturas ambientes nominales.

6 CATEGORÍAS DE LOS SISTEMAS 6.1 Generalidades Se debe situar en una de las categorías “ia” o “ib”, en conformidad con la Norma IEC 60079-11, cada parte de un sistema eléctrico de seguridad intrínseca destinado a su utilización en una atmósfera explosiva. El sistema completo no tiene que estar necesariamente situado en una sola categoría. El documento descriptivo del sistema debe especificar la categoría del sistema, o si es necesario la categoría de las diferentes partes del sistema. NOTA − Por ejemplo, cuando un instrumento es principalmente un instrumento de categoría “ib”, pero está diseñado para la conexión a un sensor “ia”, tal como un instrumento de medida de pH con su sonda solidaria, la parte del sistema hasta el instrumento de medida es “ib”, y el sensor y sus conexiones son “ia”.

El capítulo 11 contiene los detalles de la evaluación que se requiere. 6.2 Categoría “ia” Cuando los requisitos aplicables a los materiales eléctricos de la categoría “ia” (véase el apartado 5.2 de la Norma IEC 60079-11) se satisfacen por un sistema de seguridad intrínseca o una parte de un sistema considerado en su conjunto, dicho sistema, o dicha parte del sistema, se debe situar en la categoría “ia”. 6.3 Categoría “ib” Cuando los requisitos aplicables a los materiales eléctricos de la categoría “ib” (véase el apartado 5.3 de la Norma IEC 60079-11) se satisfacen por un sistema de seguridad intrínseca o una parte de un sistema considerado en su conjunto, dicho sistema, o dicha parte del sistema, se debe situar en la categoría “ib”. 7 TEMPERATURA NOMINAL AMBIENTE Cuando la totalidad o una parte del sistema de seguridad intrínseca, está especificado para que pueda funcionar fuera del rango normal de temperatura de operación de -20 ºC a +40 ºC, se debe especificar en el documento descriptivo del sistema. 8 CABLEADO DEL CAMPO Los parámetros eléctricos del cableado de interconexión del que depende la seguridad intrínseca, así como sus derivaciones, se deben especificar en el documento descriptivo del sistema. Alternativamente, se debe especificar un tipo determinado de cable y la justificación de su utilización, incluirse en la documentación. Cuando se especifica un tipo de cable determinado, tiene que cumplir con los requisitos correspondientes de la Norma IEC 60079-14.

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Cuando corresponda, el documento descriptivo del sistema debe especificar igualmente los tipos admisibles de cables multiconductores, tal como se especifica en la Norma IEC 60079-14, que puede utilizar cada circuito en particular. En el caso particular de que no se hayan tenido en cuenta los defectos entre los diferentes circuitos, se debe incluir en el esquema de bloques del documento descriptivo del sistema, una nota que indique: “cuando el cable de interconexión utiliza una parte de un cable multiconductor que comporta otros circuitos de seguridad intrínseca, es necesario que el cable multiconductor sea conforme con los requisitos para cables multiconductores del tipo A o B, tal como se especifica en la Norma IEC 60079-14”. 9 PUESTA A TIERRA Y CONDUCTOS DE LOS SISTEMAS DE SEGURIDAD INTRÍNSECA En general, un circuito de seguridad intrínseca debe ser o bien totalmente flotante o bien conectado en un único punto al potencial de referencia asociado al emplazamiento peligroso. El nivel de aislamiento requerido (excepto en un punto) se debe diseñar para resistir a un ensayo de aislamiento de 500 V en conformidad con el apartado 6.4.12 de la Norma IEC 60079-11. Cuando no se satisface este requisito, entonces se debe considerar el circuito conectado a tierra en este punto. Está autorizada la conexión a tierra de un circuito en más de un punto, siempre que el circuito esté separado galvánicamente en sub-circuitos en el que cada uno de ellos tiene solamente un punto de puesta a tierra. Las pantallas deben estar conectadas a tierra o a la estructura, en conformidad con la Norma IEC 60079-14. Cuando un sistema está destinado para ser utilizado en una instalación susceptible de quedar sometido a diferencias de potencial significativas (superiores a 10 V) entre la estructura y el circuito, la técnica más usual es la de utilizar un circuito galvánicamente aislado de influencias externas, tales como cambios a nivel del potencial de tierra, a una cierta distancia de la estructura. Se requiere una atención particular cuando una parte del sistema está destinado a su utilización en un emplazamiento zona 0. El documento descriptivo del sistema debería indicar claramente el punto o los puntos del sistema destinados a ser conectados al potencial de referencia de la instalación, así como los requisitos especiales relativos a este tipo de conexión. Se puede realizar mediante referencias cruzadas con la Norma IEC 60079-14. El punto o los puntos de conexión a la planta del sistema de seguridad intrínseca, deben estar determinados en conformidad con la Norma IEC 60079-14. 10

PROTECCIÓN CONTRA RAYOS Y OTRAS SOBRETENSIONES ELÉCTRICAS

Cuando un análisis del riesgo muestra que una instalación es particularmente sensible a los rayos o a otras sobretensiones, se deben tomar medidas para evitar los eventuales riesgos. Si una parte de un circuito de seguridad intrínseca está instalada en una zona 0, de manera que existe un riesgo de que sobrevengan diferencias de potencial peligrosas o perjudiciales en la zona 0, se debe instalar un dispositivo de protección contra las sobretensiones. Se requiere la protección contra sobretensiones entre cada conductor del cable, incluida la pantalla, y la estructura, en los puntos donde el conductor no esté ya conectado a la estructura. Se debe instalar el dispositivo de protección contra sobretensiones, en el exterior, pero lo más cerca posible, al límite de la zona 0, preferentemente a una distancia máxima de 1 m. La protección contra sobretensiones para los materiales instalados en las zonas 1 y 2, debe formar parte integrante del diseño del sistema para emplazamientos extremadamente susceptibles. El dispositivo de protección contra sobretensiones debe poder disipar una corriente de descarga de pico, de mínimo 10 kA (impulso de 8/20 µs según la Norma IEC 60060-1 para 10 operaciones). La conexión entre el dispositivo de protección y la estructura local debe tener una sección mínima equivalente a 4 mm2 de cobre. El cable entre el material de seguridad intrínseca situado en zona 0 y el dispositivo de protección contra sobretensiones, debe ser instalado de manera que esté protegido contra los rayos. Todo dispositivo de protección contra sobretensiones integrado a un circuito de seguridad intrínseca, debe ser correctamente protegido contra explosiones para su emplazamiento previsto. El uso de dispositivos de protección contra sobretensiones que aseguren la interconexión entre el circuito y la estructura por medio de dispositivos no lineales tales como tubos de descarga gaseosa y de semi-conductores, no está considerado como una influencia desfavorable sobre la seguridad intrínseca de un circuito, siempre que en funcionamiento normal la corriente circulante en el dispositivo sea inferior a 10 µA.

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NOTA − Cuando se efectúa el ensayo de aislamiento a una tensión de 500 V en condiciones perfectamente controladas, puede ser necesario que se coloquen fuera de tensión los dispositivos de limitación de sobretensión con el fin de evitar que ellos invaliden la medida efectuada.

Los sistemas de seguridad intrínseca que utilizan técnicas de limitación de sobretensión, deben ser justificados por un análisis correctamente documentado del efecto de una puesta a tierra múltiple indirecta, teniendo en cuenta los criterios establecidos anteriormente. La evaluación del sistema de seguridad intrínseca, debe tomar en consideración la capacidad y la inductancia de los dispositivos de limitación de sobretensión. El anexo F ilustra ciertos aspectos del diseño de protección contra sobretensiones de un sistema de seguridad intrínseca. 11 EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD INTRÍNSECA 11.1 Generalidades Cuando un sistema contiene un material que no es conforme con la Norma IEC 60079-11 separadamente, entonces se debe analizar este sistema en su conjunto. Se debe analizar el sistema como si fuera un material. Un sistema de categoría “ia” debe ser analizado en conformidad con los criterios definidos en el apartado 5.2 de la Norma IEC 60079-11. Un sistema de categoría “ib” debe ser analizado conforme a los criterios definidos en el apartado 5.3 de la Norma IEC 60079-11. Además de los defectos dentro del material, se deben tener en cuenta también los fallos enumerados en el apartado 11.3, dentro del cableado de campo. NOTA 1 − Está reconocido que la aplicación de los fallos al sistema en su conjunto, es menos severo que la aplicación de los fallos a cada pieza del material; sin embargo, se considera que así se alcanzará un nivel aceptable de seguridad.

Cuando están disponibles todas las informaciones necesarias, se admite aplicar la cuenta de defecto al sistema en su conjunto, incluso en caso de utilización de un material conforme con la Norma IEC 60079-11. Se trata allí de una solución alternativa a la comparación directa más habitual de características de entrada y de salida del material analizado o sometido al ensayo separadamente. Cuando un sistema comprende únicamente materiales analizados o sometidos a ensayo de conformidad con la Norma IEC 60079-11 separadamente, debe demostrarse la compatibilidad de todos los materiales constitutivos del sistema. Por lo tanto, no es necesario tomar en cuenta los defectos internos de los materiales que ya han sido tomados en consideración. Cuando un sistema contiene una única fuente de potencia, los parámetros de salida de dicha fuente toman en cuenta entonces los defectos potenciales de los cables, y por lo tanto no es necesario tomar en consideración estos defectos. El anexo A contiene más detalles del análisis de estos circuitos simples. Cuando el material puede facilitar la interconexión de circuitos de seguridad intrínseca diferentes, por ejemplo un termómetro de resistencia que contenga dos bobinas de resistencia diferentes, entonces se deben evaluar los circuitos interconectados como un solo circuito. Cuando un sistema contiene al menos dos fuentes de alimentación lineales, se debe analizar el efecto de las fuentes de potencia combinadas. El anexo B presenta el análisis que se debe utilizar en las combinaciones más corrientes. Cuando un sistema de seguridad intrínseca contiene al menos dos fuentes de potencia y al menos una de estas fuentes no es lineal, no se puede utilizar el método de evaluación descrito en el anexo B. Para este tipo de sistema de seguridad intrínseca, el anexo C explica cómo efectuar el análisis del sistema cuando la combinación contiene una fuente de alimentación no lineal única. NOTA 2 − Si suplementariamente se requiere el consejo de un especialista, se debería consultar con un organismo como un organismo de certificación autorizado (OCA) en el cuadro del programa IECEx.

La figura 1 ilustra los principios del análisis de un sistema.

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Fig. 1 − Análisis de los sistemas

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11.2 Análisis de los circuitos inductivos Cuando la inductancia y la resistencia de un material están bien definidas en virtud de su documentación o de su construcción, se debe confirmar la seguridad de los aspectos de inducción del sistema, mediante el proceso definido en el anexo D. 11.3 Defectos del cableado de campo Cuando se diseña un sistema que requiera tomar en consideración los defectos en el cableado de campo, se deben aplicar los siguientes defectos: a) circuito abierto de los conductores del cableado de campo, cualquiera que sea el número; b) cortocircuito entre los conductores del cableado de campo y sus pantallas, cualquiera que sea el número; c) defectos de la estructura o de la armadura en cualquier punto. Para este análisis, el trayecto de retorno a la estructura o a la armadura, debe considerarse que tiene una impedancia nula y no introducir ninguna tensión ni ninguna corriente en el circuito. Se deben calcular los parámetros aceptables de los cables de interconexión, con la ayuda de un coeficiente de seguridad de 1,5, en conformidad con el apartado 10.4.2 de la Norma IEC 60079-11. 11.4 Verificación y ensayos de tipo Cuando se revela necesario efectuar verificaciones y/o ensayos de tipo con el fin de determinar que un sistema presenta una seguridad adecuada, se deben utilizar los métodos especificados en el capítulo 10 de la Norma IEC 60079-11. 12 MARCADO Todos los materiales que constituyen un sistema deben ser fácilmente identificables. En el caso de un material simple, es aceptable la colocación de una etiqueta de identificación indicativa en planta. El requisito mínimo aplicable es que el documento descriptivo del sistema sea claramente identificado. Una técnica aceptable es un número claro de bucle del dispositivo de medida, que permita identificar la documentación relativa a este bucle, que a su vez cite al documento descriptivo del sistema. Cuando un sistema contiene materiales diferenciados evaluados o sometidos a ensayo en conformidad con la Norma IEC 60079-11, estos materiales conservan su marcado de origen. Cuando se evalúa un sistema en su conjunto y se revela conforme a la Norma IEC 60079-11, se debe marcar cada material en conformidad con dicha norma.

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ANEXO A (Normativo) EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD INTRÍNSECA SIMPLE

Este análisis simple es solamente aplicable cuando el sistema considerado utiliza una sola fuente de alimentación. El proceso para determinar la aceptabilidad del sistema simple, ilustrado por el ejemplo de la figura A.1, debe ser el siguiente: a) determinar la categoría o la subdivisión del grupo del sistema, tomando en consideración las informaciones relativas a los dos elementos individuales de materiales certificados. El sistema adopta el menor común denominador de los dos materiales. Por lo tanto, si uno de los materiales es de categoría “ib”, el sistema es entonces igualmente de categoría “ib”. La subdivisión del grupo está determinada por la del grupo menos sensible, IIC, IIB, IIA por orden decreciente de sensibilidad. En el ejemplo ilustrado por la figura A.1, el sistema resulta ser de categoría Ex ia IIC. Se admite que diferentes partes en el sistema tengan categoría y clasificación diferente. En estas circunstancias, el documento descriptivo del sistema debe definir claramente las distintas partes del circuito; b) verificar los parámetros de tensión, de corriente y de potencia como sigue: Uo ≤ Ui Io ≤ Ii Po ≤ Pi Cuando está especificada la resistencia efectiva de entrada del material de seguridad intrínseca, el cálculo de corriente de entrada admisible puede entonces incluir este parámetro. El ejemplo ilustrado no presenta ningún problema; c) determinar la clasificación de temperatura del material de seguridad intrínseca, que puede depender de los parámetros de corriente o de potencia de la fuente conectada; d) la capacidad máxima permitida de cables [Cc] es la capacidad permitida de la fuente de alimentación [Co] menos la capacidad de entrada efectiva del material de seguridad intrínseca [Ci] a saber Cc=Co − Ci; e) la inductancia máxima permitida de cables [Lc] es la capacidad permitida de la fuente de potencia [Lo] menos la capacidad de entrada efectiva del material de seguridad intrínseca [Li] a saber Lc=Lo − Li; f) cuando la alimentación es una fuente lineal limitada por resistencia, la relación Lc/Rc permitida se determina en conformidad con el anexo D. Ciertas fuentes de potencia pueden ser bidireccionales, por ejemplo las barreras de seguridad de diodos en paralelo destinadas a señales de corriente alterna. En este tipo de situaciones, se debe tomar en consideración el efecto de dos salidas de polaridad.

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Fig. A.1 − Interconexión de un material de seguridad intrínseca con un material asociado

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ANEXO B (Normativo) EVALUACIÓN DE LOS CIRCUITOS QUE CONTIENEN MÁS DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Este análisis solamente es aplicable cuando las fuentes de alimentación tomadas en consideración, utilizan una limitación resistiva lineal de la corriente de salida. No es aplicable a las fuentes de alimentación que utilizan otras formas de limitación de corriente. El anexo B de la Norma IEC 60079-14 contiene un proceso simplificado que da resultados conservadores que aseguran una instalación segura, y que admite utilizarse como alternativa a este anexo. Cuando existen al menos dos fuentes de potencia, y cuando las interconexiones se efectúan en condiciones controladas para asegurar una separación y una estabilidad mecánica adecuadas en conformidad con la Norma IEC 60079-11, el defecto de las interconexiones se presenta bajo la forma de un circuito abierto o de un cortocircuito, pero no hasta el punto de invertir las conexiones o de modificar una conexión en serie en conexión paralela o viceversa. Las interconexiones en el interior de un cuadro o de un panel, construido en un emplazamiento con un control de calidad adecuado e instalaciones de ensayos apropiados, constituyen un ejemplo del grado de integridad requerido. La figura B.1 ilustra la combinación en serie habitual. Para esta combinación en serie, la tensión en circuito abierto Uo resulta U1 + U2, pero la posibilidad de una tensión igual a U1 – U2 no se toma en consideración. En lo que concierne a la seguridad del sistema, tres tensiones U1, U2 y Uo = U1 + U2 están tomadas en consideración así como sus corrientes correspondientes I1 e I2 y la corriente combinada.

Io =

U1 + U 2 R1 + R2

Cada uno de los tres circuitos equivalentes debe ser objeto de una evaluación de seguridad utilizando la tabla A.1 de la Norma IEC 60079-11. Es necesario determinar el valor de Lo, Lo/Ro y Co para cada circuito y utilizar los valores más desfavorables asociados a su apropiado circuito equivalente. Se debe utilizar un coeficiente de seguridad de 1,5, para determinar estos valores en cualquier circunstancia. NOTA − El circuito combinado cuando se suman las dos tensiones, determina el valor capacitivo. Sin embargo, la inductancia y la relación Lo/Ro pueden ser determinadas por alguno de los circuitos separados tomados aisladamente. El circuito para inductancia mínima no siempre coincide con el de la corriente máxima, y el de la relación Lo/Ro mínima puede no ser coincidente con el de la inductancia mínima.

Se debe determinar la potencia adaptada disponible de cada uno de los circuitos equivalentes. La potencia adaptada del circuito combinado, solamente es la suma de la potencia disponible de cada circuito, cuando las fuentes tienen la misma corriente de salida. Cuando las fuentes de potencia son conectadas en paralelo, como en la figura B.2, se deben tomar en consideración las tres corrientes I1, I2 e Io = I1 + I2, con sus tensiones correspondientes U1, U2 y

Uo =

U1 R2 + U 2 R1 R1 + R2

Cada uno de los tres circuitos equivalentes debe ser objeto de una evaluación de seguridad utilizando la tabla A.1 de la Norma IEC 60079-11. Es necesario determinar el valor de Lo, Lo/Ro y Co para cada circuito y utilizar los valores más desfavorables asociados a su correspondiente circuito equivalente. Se debe determinar la potencia máxima disponible de cada uno de los circuitos equivalentes. La potencia máxima del circuito combinado, solamente es la suma de la potencia disponible de cada circuito, cuando las fuentes tienen la misma tensión de salida.

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Cuando dos fuentes de alimentación se conectan al mismo circuito de seguridad intrínseca, y cuando sus interconexiones no están bien definidas por interconexiones fiables como se ilustra en la figura B.3, es posible que las fuentes de alimentación puedan conectarse tanto en serie como en paralelo. En estas circunstancias, todos los circuitos equivalentes potenciales tienen que ser evaluados siguiendo los dos procedimientos presentados. Se deben utilizar los parámetros de salida más desfavorables y los circuitos equivalentes, para determinar la integridad del sistema de seguridad intrínseca. El material situado en un emplazamiento peligroso puede contener una fuente de alimentación haciendo que dicho material tenga unos parámetros de salida significativos, por ejemplo baterías internas. Cuando esto ocurra, el análisis del sistema debe incluir la combinación de esta fuente de alimentación con toda fuente de alimentación del material asociado. Un análisis de esta naturaleza debe comprender generalmente la inversión de la interconexión por la posibilidad de fallo del cableado sobre el campo. Una vez que se determinen los circuitos equivalentes representativos, se pueden utilizar estos últimos como si no existiera más que una sola fuente de alimentación y se puede utilizar el procedimiento discutido ya en el anexo A para determinar si la seguridad del sistema en su conjunto es aceptable. Cuando se interconectan dos o más fuentes de potencia con tensiones de salida diferentes, la corriente resultante que circula puede causar una disipación suplementaria a nivel de los circuitos de regulación. Cuando los circuitos tienen una limitación de corriente resistiva clásica, no se considera que la disipación suplementaria afecte adversamente a la seguridad intrínseca.

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Fig. B.1 − Fuentes de alimentación conectadas en serie

Fig. B.2 − Fuentes de alimentación conectadas en paralelo

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Leyenda 1

fuente de alimentación 1

2

fuente de alimentación 2

Fig. B.3 − Fuentes de alimentación no conectadas deliberadamente

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ANEXO C (Informativo) INTERCONEXIÓN DE CIRCUITOS DE SEGURIDAD INTRÍNSECA LINEALES Y NO LINEALES

Este tema ha sido tomado en consideración durante un tiempo considerable, y está aún en desarrollo. Este documento es el punto de vista de un importante laboratorio de ensayo y ha sido sometido a una revisión profunda. Refleja el mejor conocimiento actual en la materia, y su utilización permitirá ampliar la experiencia práctica adquirida. La concepción y la aplicación de fuentes de alimentación no lineales, requiere de conocimientos especializados y un acceso apropiado a los equipos de ensayo. Cuando un laboratorio de ensayo autorizado se ha asegurado por si mismo que una fuente de alimentación determinada es suficientemente segura, entonces se puede utilizar para diseñar un sistema en conformidad con esta norma. Las condiciones particulares relativas a un sistema de esta naturaleza deben estar claramente indicadas en la documentación de acompañamiento. Cuando se procede a un análisis de seguridad de una combinación de fuentes de alimentación que utilizan salidas no lineales, la interacción de dos circuitos puede entonces causar un aumento considerable de la disipación en los componentes de los circuitos de regulación. Se debe considerar ese factor. Se recomienda tener una sola fuente de alimentación que contenga semi-conductores de regulación combinada con fuentes lineales y/o trapezoidales. C.1 Introducción Las reglas de instalación definidas en la Norma IEC 60079-14, permiten al operador que controla un emplazamiento peligroso, combinar varios circuitos de seguridad intrínseca por interconexión. Eso incluye igualmente el caso en el que varios ‘materiales asociados’ (es decir, activos en funcionamiento normal o únicamente en condiciones de fallo) están involucrados (véase el apartado 12.2.5.2 de la Norma IEC 60079-14). Cuando ese sea el caso, no es necesario recurrir a un laboratorio de ensayos o a un ingeniero autorizado, si se lleva a cabo una demostración de la seguridad intrínseca de la interconexión, mediante cálculo o ensayo justificado. Debe efectuarse la demostración mediante ensayo justificado, utilizando un ruptor de seguridad intrínseca en conformidad con la Norma IEC 60079-11, considerando el coeficiente de seguridad del material eléctrico combinado. En este caso, se deben tomar en cuenta ciertas condiciones de fallo que conducen a las condiciones de inflamación más desfavorables −la situación ‘más desfavorable’−. Este método de verificación encuentra dificultades prácticas y está generalmente reservada a los laboratorios de ensayo. Al menos puede llevarse a cabo fácilmente una evaluación por cálculo de la interconexión para los circuitos resistivos, si las fuentes eléctricas consideradas tienen una resistencia interna lineal como se indica en la figura C.1a). En este caso se aplican las curvas límite de inflamación definidas en la Norma IEC 60079-11, y puede utilizase el método descrito en el anexo A la Norma IEC-60079-14, o en las figuras C.7 y C.8 de este documento.

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Fig. C.1a) − Características lineales

Fig. C.1b) − Características trapezoidales

Fig. C.1c) − Características rectangulares

Fig. C.1 − Circuitos equivalentes y características de salida de circuitos resistivos La primera etapa consiste en evaluar los nuevos valores máximos de tensión y de corriente que resultan de la combinación de los materiales asociados. Si los materiales asociados están combinados de la manera que muestra la figura C.2a), se trata de una conexión en serie. Se suman los valores máximos de la tensión en circuito abierto Uo de los subconjuntos individuales, y se toma el máximo valor de las corrientes de cortocircuito Io de los subconjuntos individuales. En un dispositivo tal como el representado en la figura C.2c), se trata de una conexión en paralelo. Se suman los valores máximos de la corriente de corto circuito, y se toma el máximo valor de las tensiones en circuito abierto. Cuando la disposición del material no está claramente definida con respecto a la polaridad [como en el caso ilustrado en la figura C.2e)], entonces puede haber una conexión en serie o paralela dependiendo de la condición de fallo considerada. En este caso, debe ser asumida para ambos, pero separadamente, una adición de tensión y una adición de corriente. Deben tomarse como referencia los valores más desfavorables.

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Fig. C.2a) − Conexión en serie con adición de tensión

Fig. C.2b) − Conexión en serie con adición de tensión y posible adición de corriente

Fig. C.2c) − Conexión paralela con adición de corriente

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Fig. C.2d) − Conexión paralela con adición de corriente y posible adición de tensión

Fig. C.2e) − Conexión en serie o paralela con adición de corriente y de tensión

Fig. C.2 − Adición de corriente y/o tensión para interconexiones Después de determinar los nuevos valores máximos de corriente y tensión, la seguridad intrínseca del circuito combinado debe ser verificada por medio de curvas de límite de inflamación dadas en la Norma IEC 60079-11, teniendo en cuenta el coeficiente de seguridad aplicable al circuito de resistencia, y deben igualmente determinarse los nuevos valores máximos admisibles de la inductancia Lo y de la capacidad externa Co. Aquí sin embargo, el procedimiento introducido en la Norma IEC 60079-14, anexo A, presenta una laguna causada por lo siguiente:

− las inductancias máximas admisibles son válidas únicamente para una tensión máxima de 24 V; − la existencia de la inductancia y de la capacidad no está tomada en cuenta.

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Si se opera únicamente sobre la base de tensiones de circuito abierto y de corrientes de cortocircuito, el coeficiente de seguridad obtenido efectivamente baja del valor deseado de 1,5 a aproximadamente 1,0, en el rango de tensiones superiores a 20 V. Esto parece aceptable, ya que la interconexión de acuerdo con la Norma IEC 60079-14 no puede generalmente satisfacer más que a la categoría “ib”, incluso si todos los materiales individuales satisfacen a la categoría “ia”. En el caso de tensiones menores, el coeficiente de seguridad puede caer considerablemente por debajo del valor 1,0. Tal método no es eficaz con respecto a la seguridad. Cuando una o más fuentes activas de un circuito presentan características no lineales, una evaluación únicamente sobre la base de tensiones en vacío y de corrientes de corto circuito, no puede permitir alcanzar el objetivo inicial. En la práctica, se utilizan las fuentes de forma trapezoidal [véase la figura C.1b)], y son frecuentes las características de salida de forma rectangular [véase la figura C.1c)] cuando igualmente se utilizan los dispositivos electrónicos de limitación de corriente. Las curvas de límite de inflamación descritas en la Norma IEC 60079-11 no se pueden utilizar para este tipo de circuitos. Esta norma describe un método que permite la evaluación de la seguridad de la combinación de recursos incluidos los circuitos no lineales por medio de diagramas. Un nuevo modelo de inflamación por chispas asistido por ordenador permite obtener el coeficiente de seguridad deseado para las fuentes no lineales así como para la coincidencia de la inductancia y de la capacidad del circuito. El proceso presentado aquí es aplicable a la zona 1 y a los grupos de explosión IIC y IIB. Se debería enfatizar que aquí se está proponiendo un instrumento de interconexión; sólo tiene sentido utilizarlo para definir los parámetros de seguridad intrínseca de circuitos o materiales individuales, en el caso de circuitos rectangulares o lineales simples. C.2 Tipos básicos de circuitos no lineales C.2.1 Parámetros Cuando se evalúa la seguridad intrínseca de circuitos activos, es necesario conocer la resistencia interna y la tensión de la fuente. En el caso más simple, la fuente puede ser caracterizada por dos valores eléctricos (constantes), ya sea por la tensión Uo y la resistencia interna Ri, o por Uo y la corriente de corto circuito Io [véase la figura C.1a)]. Uo es a menudo definida por diodos Zener. Uo e Io son los valores máximos que se pueden obtener en las condiciones de fallo definidos en la Norma IEC 60079-11. En el caso de la figura C.1a), la característica es lineal. Desgraciadamente, en la práctica, sólo algunos circuitos se pueden representar de esta sencilla manera. Una batería, por ejemplo, equipada con una resistencia externa de limitación de corriente, no tiene una resistencia interna constante. Igualmente, la tensión de la fuente varía en función del grado de carga. Con el fin de estudiar el comportamiento de circuitos prácticos de esta naturaleza, se representan por sus correspondientes circuitos equivalentes más simples, que evidentemente no deben ser menos capaces de causar una inflamación que el circuito real. En el caso del acumulador antes mencionado, se debería tomar el valor máximo del circuito abierto como Uo y la resistencia externa como Ri, tal como lo indica la figura C.1a). Este circuito equivalente tiene una característica lineal. Igualmente, los circuitos no lineales se pueden reducir, generalmente, a los dos tipos básicos mostrados en la figura C.1b) y figura C.1c). La fuente con una característica trapezoidal [figura C.1b)] consiste en una fuente de tensión, una resistencia y componentes adicionales de limitación de tensión (por ejemplo, diodos Zener) en los bornes de salida. La de característica rectangular como la ilustrada en la figura C.1c), dispone de un regulador de corriente electrónico. Si se tiene en consideración la potencia de salida de las diferentes disposiciones, es evidente que deben aplicarse diferentes valores límites de inflamación, ya que la chispa de inflamación es igualmente una ‘carga’ y se debe tomar en cuenta su adaptación a la fuente que la alimenta. La potencia máxima disponible de la fuente representada en la figura C.1a) es la siguiente:

Pmáx. = ¼ Uo × Io y para la de característica trapezoidal [figura C.1b)]:

Pmáx. = ¼ UQ × Io

(para Uo > ½ × UQ), o

Pmáx. = Uo × (UQ − Uo)/R

(para Uo ≤ ½ × UQ).

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La característica trapezoidal ilustrada en la figura C.1b), se convierte en la característica rectangular ilustrada en la figura C.1c) con UQ tendiendo a infinito. En ese caso:

Pmáx. = Uo × Io Para la completa definición eléctrica de una fuente, se necesitan dos parámetros para características lineales y rectangulares, y tres parámetros para la característica trapezoidal (tabla C.1). Tabla C.1 Parámetros necesarios para describir la característica de salida Característica

Parámetros necesarios

Lineal, figura C.1a)

Uo, Io o Uo, R

Trapezoidal, figura C.1b)

Uo, UQ, R o Uo, R, Io o Uo, UQ, Io

Rectangular, figura C.1c)

Uo, Io

C.2.2 Información suministrada en los certificados Puesto que, según el apartado 12.2.1 ó 12.3 de la Norma IEC 60079-14, los materiales con circuitos de seguridad intrínseca activos deben ser certificados, se puede suponer que, para los materiales individuales que tengan que ser combinados con sus circuitos de seguridad intrínseca, existe siempre un certificado de ensayo que contenga los correspondientes parámetros eléctricos. La primera etapa de toda evaluación de la seguridad debe consistir en determinar el tipo de característica así como los parámetros eléctricos asociados de los circuitos individuales. Dado que el usuario o el operador no conocen generalmente la disposición de los circuitos ni la construcción interna de los materiales, tendrán que tomar como ciertos los datos eléctricos indicados en el certificado de ensayo. Los valores generalmente suministrados son la tensión de circuito abierto (designada aquí Uo) y la corriente de corto circuito (designada aquí Io), y generalmente la potencia disponible máxima Po. A menudo es posible elaborar información sobre el tipo de característica a partir de estos valores. Ejemplo (valores máximos):

Uo = 12,5 V Io=

0,1 A

Po=

313 mW

Ya que Po es un cuarto del producto de la tensión del circuito abierto y de la corriente de cortocircuito, se puede deducir que la de este ejemplo, responde con una característica lineal [figura C.1a)]. Ejemplo (valores máximos):

Uo = 20,5 V Io=

35 mA

Po=

718 mW

Aquí Po es el producto de la tensión de circuito abierto y de la corriente de cortocircuito, y por lo tanto se trata de una característica rectangular [figura C.1c)].

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En ciertos casos, los valores de la potencia, la corriente y la tensión, no se corresponden con los valores arriba mencionados ya que la potencia nominal se especifica para el caso estático (efecto térmico de los componentes conectados posteriormente) y los valores de corriente o de tensión se especifican para el caso dinámico (inflamación por chispas). En caso de duda, es primordial verificar la característica a tomar como base para la interconexión en relación con la inflamación por chispas. En el caso de una característica trapezoidal, la información contenida en el certificado de ensayo no permite determinar a menudo dicha característica. El tercer parámetro está ausente (véase la tabla C.1), ya sea UQ o R. Cuando se da R como el parámetro suplementario, el riesgo de confusión es mínimo. Por lo tanto, los certificados de ensayo mencionan generalmente el valor R. El parámetro UQ [figura C.1b)] puede entonces derivar desde UQ = Io × R. En la mayoría de los casos, el certificado de ensayo indica igualmente la forma de la característica de los circuitos no lineales. Un ejemplo podría ser el siguiente. Valores máximos (característica trapezoidal)

Uo = 13,7 V Io =

105 mA

R=

438 Ω

Po =

1 010 mW

La característica representada se ilustra en la figura C.3a); la figura C.3b) ilustra el circuito equivalente de seguridad. El cálculo efectuado es el siguiente:

UQ = Io × R = 46 V y Po =

(UQ − Uo) × Uo / R = 1 010 mW

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Fig. C.3a) − Características de salida

Fig. C.3b) − Circuito equivalente Fig. C.3 − Característica de salida y circuito equivalente de una fuente con característica trapezoidal En estos casos, los datos necesarios para la interconexión se pueden obtener a partir de la información dada en el certificado de ensayo. Si en certificados antiguos no hay datos, se deben obtener los valores del constructor del material o del laboratorio de ensayo. Al diseñar los circuitos de seguridad intrínseca, se debería intentar mantener siempre bajo el número de interconexiones y de subconjuntos combinados. Este objetivo no siempre puede alcanzarse en la práctica, porque es necesario considerar las condiciones de fallo. Esto significa que ciertos materiales que no intervienen como fuentes en funcionamiento normal, se tienen que considerar como fuentes en caso de defecto. Las entradas pasivas de los dispositivos, por ejemplo, transductores de medida, registradores, etc., pueden también, desde el punto de vista de la seguridad, actuar en calidad de fuentes activas. Por lo tanto, se debe hacer referencia a los valores máximos indicados en los certificados. Como resultado, las características operacionales de un circuito pueden deducirse sustancialmente de las características de seguridad. Los valores indicados en los certificados relativos a la tensión de circuito abierto Uo y a la corriente de corto circuito Io aplicables al circuito involucrado, son en ciertos casos únicamente especificados para el régimen transitorio. Por otro lado, el valor de potencia se aplica en condiciones de régimen permanente cuando se debe considerar el calentamiento de los componentes conectados. C.3 Interconexión de circuitos de seguridad intrínseca con más de una fuente C.3.1 Determinación de una característica de salida resultante Se supone que son conocidas las características de salida de los circuitos que constituyen la combinación, y que tengan que ser considerados como fuentes (véase el capítulo C.2). Entonces es necesario determinar, a partir del tipo de interconexión, en funcionamiento normal y en condiciones de defecto, si es necesario tomar en consideración la suma de las tensiones, la suma de corrientes o las dos a la vez.

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Si las fuentes combinadas son conectadas en serie y no son conectadas a tierra, por ejemplo [véase la figura C.2a)], entonces, independientemente de la polaridad de las fuentes, sólo es posible la adición de tensión. La característica de salida resultante puede determinarse fácilmente mediante adición gráfica. Por tanto, para cada valor de corriente, se suman las tensiones de las fuentes individuales. La curva de trazos de la figura C.2 muestra las características resultantes en los diferentes casos. En el circuito en serie representado en la figura C.2b), donde hay una conexión común de las dos fuentes de tensión a nivel de la carga, únicamente se puede excluir la adición de corriente, cuando la polaridad de dos fuentes en la dirección indicada en el caso presente está fijado con respecto a la seguridad (por ejemplo para ciertas barreras de seguridad). Para fuentes que puedan modificar la polaridad, en funcionamiento o en condiciones de defecto, debe ser considerada la adición de tensión y de corriente [véase la figura C.2e)]. En el caso del dispositivo paralelo representado en la figura C.2c), la adición de corriente es posible únicamente si, en presencia de fuentes bipolares, están conectados los dos polos de cada fuente. La adición en tensión no es posible en este caso, y la característica resultante se genera mediante la adición gráfica de los valores de corriente individuales. Si solamente un polo de cada fuente se conecta al polo de otra fuente [figura C.2d)], la adición de tensión puede únicamente excluirse si la polaridad de las fuentes, tal como se indica en el presente caso, está fijada en todas las circunstancias (por ejemplo, con barreras de seguridad). En caso contrario, se deben considerar tanto la adición de tensión como la adición de corriente [véase la figura C.2e)]. Si varios circuitos se conectan a un circuito en el que se deben considerar interconexiones aleatorias [figura C.2e)], entonces, dependiendo de las condiciones de defecto consideradas, puede darse una conexión en paralelo o en serie, de manera que se debe considerar tanto la adición de corriente como la adición de tensión. Dado que los dos casos mencionados no pueden producirse simultáneamente, deben determinarse separadamente la característica resultante relativa a la adición de corriente y la relativa a la adición de tensión. Este procedimiento es necesario igualmente cada vez que haya dudas con respecto a los circuitos representados en las figuras C.2b) y C.2d), así como los circuitos que tengan más de dos conductores. El resultado así obtenido deben quedar siempre del lado de la seguridad. C.3.2 Evaluación de la seguridad de la interconexión y determinación de la capacidad y de la autoinducción máxima admitidas Una vez que se ha determinado la característica resultante relativa a la combinación de circuito, tal como se detalla en el apartado C.3.1 anterior, el siguiente paso consiste en analizar la seguridad intrínseca. Deben utilizarse los diagramas dados en las figuras C.7 y C.8 con este propósito. Muestran las curvas límites admisibles para las características de fuentes lineales (curvas limites de trazos) y para las características de fuentes rectangulares (curvas límite continuas), para una inductancia dada y los nuevos valores máximos de corriente y de tensión del circuito combinado. Además, las curvas están destinadas a determinar la capacidad externa máxima admisible para ambos casos. La tabla C.2 da una visión del conjunto. Tabla C.2 Correspondencia entre los diagramas y, los grupos de los materiales y las inductancias Figura Figura C.7a) Figura C.7b) Figura C.7c) Figura C.7d) Figura C.7e) Figura C.8a) Figura C.8b) Figura C.8c) Figura C.8d) Figura C.8e)

Grupo

Inductancia admisible Lo

IIC

0,15 mH 0,5 mH 1 mH 2 mH 5 mH

IIB

0,15 mH 0,5 mH 1 mH 2 mH 5 mH

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Para evaluar la seguridad intrínseca, seleccionar primero el Grupo de explosión y después la inductancia total requerida para la combinación. Cuando se consideran solamente las inductancias débiles (es decir sin inductancia concentrada y únicamente una longitud corta de cable), es conveniente seleccionar el diagrama presentando la inductancia más débil, [a saber figura C.7a) para el Grupo IIC, y figura C.8a) para el Grupo IIB]. La característica de salida resultante se obtiene entonces del diagrama considerado. Si, de acuerdo con el apartado C.3.1, se toman en consideración la adición de corriente y de tensión, entonces se deben dibujar las dos características resultantes. Ahora es posible determinar directamente si la combinación de las fuentes con la inductancia aplicable al diagrama considerado y el grupo de explosión seleccionado, es intrínsecamente seguro. La característica suma resultante no debe cortar la curva de límite relativa a la fuente rectangular en ningún punto del diagrama. Además, el punto del diagrama definido por la tensión máxima y la corriente máxima de la característica de la suma, se debe situar por debajo de la curva para la fuente lineal. La capacidad máxima admisible del circuito resultante se determina como el valor más bajo de las dos familias de curvas de límites Co, siendo el valor más alto Co el que no está “cortado” por la característica de salida resultante para el límite lineal y para el límite rectangular. Cuando para una aplicación se requiere una capacidad admisible Co mayor, esta última puede entonces obtenerse utilizando en primer lugar un diagrama correspondiente a una inductancia inferior. Igualmente se puede utilizar el mismo método, cuando la característica de salida resultante “corta” la curva para el límite inductivo de la fuente lineal o rectangular. Si, incluso para el valor de inductancia más bajo de los diagramas (0,15 mH), son excedidas las curvas de límites apropiadas en el diagrama IIC, se recomienda entonces utilizar los diagramas IIB. Si estos límites son igualmente excedidos, la combinación no es entonces intrínsecamente segura tampoco para el Grupo de explosión IIB. C.3.3 Comentarios adicionales relativos al proceso de utilización de las características de salida El proceso anteriormente descrito en los apartados C.3.1 y C.3.2 relativo a la evaluación de la seguridad de las interconexiones de los circuitos de seguridad intrínseca, se fundamenta en trabajos de investigación básica y en cálculos sobre modelos. El método de cálculo real da resultados diferentes de los que figuran en el informe precedente. En adelante, en cierto modo se permiten capacidades sensiblemente más elevadas en el rango de tensiones bajas. Para mayores tensiones la diferencia puede ser mayor en un factor de 3. Contrariamente a los diagramas mencionados en el informe precedente, la curva de límites relativa al circuito estrictamente resistivo, no está indicada en las figuras C.7 y C.8; pero está inherentemente determinada por los límites inductivos. Además, se han insertado aquí las curvas de los límites relativos a las fuentes lineales. Con excepción de esto, en general el proceso gráfico es el mismo. El método gráfico está basado en la reducción de la característica de fuente real en las de fuentes abstractas lineales y rectangulares, así como sobre una comparación con las curvas de límites asociadas. Únicamente en el caso de que la característica de la fuente real sea o bien lineal o bien rectangular, se puede calcular el coeficiente de seguridad a partir del diagrama, con la garantía de ser exactamente 1,5. Con la mayoría de las fuentes más complejas, puede ser beneficioso elaborar una característica lineal o rectangular envolvente que permita garantizar el coeficiente de seguridad. Si se utilizan los dos criterios de límites, el coeficiente de seguridad real puede ser ligeramente inferior (sin embargo siempre superior a 1). Esto es el resultado de la reducción de las condiciones de utilización reales de los circuitos utilizados en este método gráfico simple. La opinión general de los expertos indica que esto es aceptable cuando se consideran instalaciones de zona 1. La interacción entre la inductancia y la capacidad (circuito mixto), cuando se utilizan los diagramas dados en las figuras C.7 y C.8, está siempre cubierta. Se debería utilizar el proceso igualmente para la combinación de los circuitos estrictamente lineales (característica de salida conforme con la figura C.1a). El método especificado no hace distinción entre las inductancias o las capacidades concentradas y aquellas que se derivan de los parámetros distribuidos de los cables. Cuando se trata de cables con tiempos de transmisión hasta 10 µs, la opinión actual es que no es necesaria esta diferenciación. El cálculo basado sobre elementos concentrados queda del lado de la seguridad, y, en comparación con los métodos de cálculo anteriores, no conllevan una limitación importante en la práctica.

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Este proceso presenta la ventaja de poder obtener toda la información relativa a los datos de seguridad sobre un solo diagrama. No obstante, se debería efectuar una comparación suplementaria de la tensión del circuito abierto máximo y de la capacidad máxima según la tabla A.2 de la Norma IEC 60079-11, en la medida en que, en ciertos casos, el proceso descrito aquí da una capacidad admisible más elevada. Se deben tomar los valores de la Norma IEC 60079-11, porque pueden producirse malos entendidos. Los valores obtenidos para la máxima inductancia y capacidad externa admisible, son aplicables también a la combinación total, es decir, se deben tomar en consideración las inductancias y las capacidades de todos los dispositivos individuales, que son efectivos en los bornes externos. El proceso de cálculo utilizado para los diagramas, no presenta desviaciones sistemáticas significativas con respecto a los resultados obtenidos a partir de los ensayos de inflamación en los proyectos de investigación. Se admite que la incertidumbre de los numerosos resultados experimentales se sitúe en un rango de 10%. La razón para esto es el método de ensayo empleado y el propio ruptor de seguridad intrínseca. Se estima que el método presentado aquí no presenta desviaciones mayores. C.4 Ilustración, por medio de un ejemplo, del procedimiento de utilización de las características de salida En el ejemplo representado en la figura C.4, hay un analizador equipado de un amplificador situado en el interior del emplazamiento peligroso y está alimentado por una fuente de alimentación de seguridad intrínseca (I). La señal de salida del amplificador de seguridad intrínseca (señal de 0…20 mA) alimenta a un indicador (II) y a un registrador (III).

Adición de corriente/tensión Circuitos Ex ib IIB interconectados Po = 1,9 W, Uo = 28,7 V, Io = 264 mA Lo = 0,5 mH, Co = 400 nF Leyenda 1 2 3 4

Sala de control Sala de conmutación Campo (emplazamiento peligroso) Valores máximos pasivos de operación del indicador: 12 V, 133 mA, 0,4 W característica lineal

5 6 7

Valores máximos pasivos de operación del registrador: 1 V, 31 mA, 10 mW característica lineal Valores máximos pasivos de operación de la fuente de alimentación: Ex ib IIB 15,7 V, 100 mA, 1,57 W, Lo ≤ 1mH, Co ≤ 650 nF regulación de corriente electrónica de característica rectangular Analizador con amplificador (material de seguridad intrínseca)

Fig. C.4 − Ejemplo de interconexión

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El analizador es un material de seguridad intrínseca; la alimentación, el indicador y el registrador, es material asociado en el sentido de la Norma IEC 60079-11. En funcionamiento normal, sólo la alimentación principal es una fuente activa efectiva, mientras que el indicador y el registrador son pasivos. Sin embargo para el análisis de la seguridad, se toman como base los posibles valores más elevados que se encuentran en los certificados de ensayo relativos a los tres dispositivos en condiciones de fallo. La siguiente información está disponible: I.

Fuente de alimentación Salida con modo de protección Ex ib IIB Valores máximos: Uo = 15,7 V Io = 100 mA Po = 1,57 W Lo = 1 mH Co = 650 nF Característica de salida rectangular [figura C.1c)]

II.

Indicador Entrada con modo de protección Ex ib IIC Valores máximos: Uo = 12 V Io = 133 mA Po = 0,4 W Lo = 1,8 mH Co = 1,4 µF Característica de salida lineal [figura C.1a)]

III. Registrador Entrada con modo de protección Ex ib IIC Valores máximos: Uo = 1 V Io = 31 mA Po = 10 mW Lo = 36 mH Co = 200 µF Característica de salida lineal [figura C.1a)]

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Con el diagrama de circuito representado en la figura C.4, y en función de las condiciones de fallo del analizador, es posible la adición de tensión o de corriente tal como está indicado en la figura C.2e). Las características individuales y las dos características de suma relativas a la adición en tensión y en corriente están indicadas en la figura C.5.

Fig. C.5 − Características de adición del circuito representado en la figura C.4

A fin de verificar la seguridad intrínseca, se dibujan en la figura C.8b) las dos características de adición (Grupo de explosión IIB, L = 0,5 mH) [figuras C.6a) y C.6b)]. El punto en ángulo de 18,7 V y 100 mA de la curva de adición de tensión, es obviamente el punto crítico - es el más próximo del límite inductivo de la fuente rectangular, pero sin alcanzarlo. En este punto se alcanza la potencia máxima teórica de 1,9 W. Como las dos características resultantes de la combinación no cortan las curvas de inducción límite relativas a las fuentes lineales y rectangulares de las figuras C.6a) y C.6b), el ensayo de seguridad se considera positivo. Para la tensión máxima (28,7 V) de la característica resultante del ejemplo considerado, la capacidad máxima admitida de la combinación de la familia de curvas de la figura C.6b) puede fijarse a 400 nF. Si se comprueba la tabla A.2 de la Norma IEC 60079-11 por el valor 28,7 V del Grupo IIB, el valor de la capacidad admitida es de 618 nF, valor superior al valor de 400 nF establecido aquí.

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.6a) − Adición de corriente

Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.6b) − Adición de tensión Fig. C.6 − Adición de corriente y/o de tensión para el ejemplo de la figura C.4

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Los valores resultantes para la combinación son los siguientes: Grupo de explosión IIB Valores máximos Uo = 28,7 V Io = 264 mA Po = 1,9 W Lo = 0,5 mH Co = 400 nF Puesto que en el presente ejemplo, las entradas/salidas de seguridad intrínseca de los materiales asociados (fuente de alimentación, indicador y registrador) no tienen ningún valor efectivo de inductancia o de capacidad, se pueden utilizar los valores máximos de capacidad y de inductancia para los materiales de seguridad intrínseca (analizador) y para los cables de interconexión. C.5 Resumen Con frecuencia es necesario combinar varios materiales certificados en circuitos de seguridad intrínseca, en el diseño y construcción de las instalaciones de medida y de proceso utilizadas en la industria química y petroquímica. Las reglas de instalación de la Norma IEC 60079-14, permiten al diseñador, constructor u operador de una instalación eléctrica situada en un emplazamiento peligroso, manejar combinaciones de este tipo bajo su propia responsabilidad si se efectúa una verificación, por cálculo o por medición, de la seguridad de la interconexión. Ya que el operador no dispone generalmente de una instalación que permita proceder a una verificación por medición (el operador no dispone del equipamiento requerido), el operador dispone al menos de un procedimiento de cálculo apropiado. La Norma IEC 60079-14 hasta el presente no ha suministrado más que un procedimiento que puede utilizarse exclusivamente para las fuentes que tengan una resistencia interna estrictamente lineal; esto no siempre permite, sin embargo, obtener configuraciones seguras. En la práctica, sin embargo, son frecuentes las fuentes de características no lineales, y hasta ahora la combinación de éstas ha sido posible solamente con la asistencia de un laboratorio de ensayo. Se ha elaborado un método que permite evaluar la seguridad de la combinación de redes con circuitos lineales y no lineales por medio de diagramas. El proceso descrito aquí es aplicable a los Grupos de explosión IIB y IIC y a un emplazamiento peligroso de zona 1. La suma gráfica de las características de salida de las fuentes de seguridad intrínseca implicadas constituye la parte fundamental del proceso. Las características resultantes son dibujadas después sobre un diagrama apropiado que permite evaluar la seguridad intrínseca de los circuitos resistivos, inductivos, capacitivos y combinados (esto es con una carga inductiva y capacitiva simultánea). Este proceso presenta la ventaja significativa de que se puede sacar toda la información y todas las condiciones límites relativas a los datos de seguridad, de un solo diagrama. El coeficiente de seguridad de 1,5 requerido está ya integrado a los diagramas. C.6 Diagramas Se incluye el diagrama de la figura C.9 para que pueda utilizarse mediante copia en una transparencia. Los diagramas auto-calculados relativos a la suma de tensión o de corriente, pueden entonces ser dibujados y dispuestos sobre los diferentes diagramas de límites (diagramas a escala clásica) para su evaluación. En las páginas siguientes se dan los diagramas de límites, conformes con la tabla C.2, en una escala común y en una escala optimizada.

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7a) − Diagrama para 0,15 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7a) − Diagrama para 0,15 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7b) − Diagrama para 0,5 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7b) − Diagrama para 0,5 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7c) − Diagrama para 1 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7c) − Diagrama para 1 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7d) − Diagrama para 2 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7d) − Diagrama para 2 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7e) − Diagrama para 5 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.7e) − Diagrama para 5 mH (Fin)

Fig. C.7 – Diagrama de curvas de límites para característica de fuente universal − Grupo IIC

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8a) − Diagrama para 0,15 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8a) − Diagrama para 0,15 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8b) − Diagrama para 0,5 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8b) − Diagrama para 0,5 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8c) − Diagrama para 1 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8c) − Diagrama para 1 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8d) − Diagrama para 2 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8d) − Diagrama para 2 mH (Fin)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8e) − Diagrama para 5 mH (Continúa)

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Leyenda 1

Límite inductivo para fuente rectangular

2

Límite inductivo para fuente lineal

Fig. C.8e) − Diagrama para 5 mH (Fin)

Fig. C.8 − Diagrama de curvas de límite para característica de fuente universal − Grupo IIB

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Fig. C.9 − Modelo de plantilla para diagramas de fuentes universales

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ANEXO D (Normativo) VERIFICACIÓN DE PARÁMETROS INDUCTIVOS

La figura D.1 ilustra el sistema analizado. Ri es la resistencia inherente de la bobina de inducción. Cuando la resistencia de la bobina está asociada a una resistencia suplementaria, esta resistencia debe satisfacer los criterios de una resistencia indefectible. Ro es la resistencia de salida de la fuente de potencia lineal, a saber Uo / Ιo. Si Li es inferior a Lo entonces la inductancia admisible del cable puede ser considerada como la diferencia entre los dos valores y el sistema es aceptable. Si Li/Ri es inferior al relación permitida Lo/Ro de la fuente de potencia, entonces el sistema es aceptable y la relación L/R permitida del cable permanece como Lo/Ro. NOTA − Cuando una fuente de alimentación utiliza el valor más pequeño de la resistencia de limitación de corriente permitida por la tabla A.1 de la Norma IEC 60079-11, entonces no se puede admitir ninguna inductancia en el cable sin tomar en consideración su resistencia, y Lo es igual a cero.

Si el material inductivo no satisface a uno de estos dos requisitos, se debería efectuar un siguiente análisis más profundo: Determinar la corriente que circula por la inductancia. En el circuito ilustrado, ésta es I = Uo / (Ro+Ri). Multiplicar esta corriente por 1,5 y utilizar las curvas inductivas de la Norma IEC 60079-11 apropiadas al grupo de materiales requeridos, con el fin de determinar la inductancia máxima permitida Lmáx. Si Lmáx. es inferior a la inductancia de la bobina Li, entonces el circuito no es aceptable. Si Lmáx. es superior a Li, entonces la inductancia del cable permitido Lc es la más pequeña de los dos valores (Lmáx. − Li ) o Lo. En caso de ser requerido, la relación máxima de la inductancia a la resistencia del cable (Lc/Rc), que puede ser conectada en el sistema, se debe calcular con la ayuda de la fórmula siguiente. Esta fórmula toma en cuenta un coeficiente de seguridad de 1,5 aplicable a la corriente y no debe ser utilizada cuando Ci excede 1% de Co para las terminales de salida del material.

Lc = Rc

(

8 e R + 642 e2 R 2 − 72 U o2 e L 4,5 U o2

)

1

2

µh/Ω

donde e

es la energía de inflamación mínima en el ruptor en microjulios, y es igual a • material del Grupo I: 525 µJ • material del Grupo IIA: 320 µJ • material del Grupo IIB: 160 µJ • material del Grupo IIC: 40 µJ

R

es la resistencia total del los circuitos (Ro + Ri), en ohmios;

Uo

es la tensión máxima en circuito abierto, en voltios;

L

es la inductancia total de los circuitos (Li + inductancia interna de la fuente de potencia) en henrios;

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La relación Lc/Rc del cable del sistema permitida, es el menor valor del valor calculado y de la relación Lo/Ro de la fuente de potencia. NOTA − Para determinar la clasificación de temperatura de una bobina de inducción de este tipo, se supone que la resistencia de la bobina falla al valor que conduce la transferencia máxima de potencia.

Leyenda 1

Material asociado

2

Parámetros de la inductancia

Fig. D.1 − Circuito inductivo típico

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ANEXO E (Informativo) FORMATO POSIBLE DE ESQUEMAS DESCRIPTIVOS DEL SISTEMA Y DE ESQUEMAS DE LA INSTALACIÓN

Este anexo está destinado a ilustrar la información considerada como deseable al preparar los esquemas descriptivos del sistema, así como los esquemas de la instalación. No está destinado a promover un formato determinado para estos diseños o sugerir que otros métodos de almacenamiento de información no puedan ser igualmente efectivos. El ejemplo ilustrativo fue deliberadamente elegido por su complejidad, e ilustra casi todas las facetas del diseño del sistema. La mayoría de las aplicaciones son mucho más simples que esta y comprende un solo transmisor e interfase. El esquema de bloques contiene toda la información necesaria para confirmar el estado del sistema y para permitir efectuar el análisis descrito en los anexos A y B. La nota relativa a la resistencia detectora de temperatura (RDT), confirma que se trata de un material simple y que la clasificación de temperatura está determinada por la temperatura local del proceso. El fallo en el cumplimiento con el ensayo de aislamiento a 500 V, significa que esta resistencia se considera conectada a tierra en el punto considerado, y que por tanto es necesario tomar en consideración el aislamiento galvánico del transmisor, a fin de satisfacer el requisito de que el circuito esté conectado a tierra únicamente en un punto. El transmisor es un material certificado que tiene especificados los parámetros de seguridad para las conexiones de entrada de la RDT y para las conexiones de la salida 4 mA - 20 mA. La capacidad de la entrada modifica ligeramente la capacidad del cable permitido, y el rango de temperaturas ambiente permitido garantiza que el transmisor es apropiado para su montaje en planta en la mayoría de las instalaciones. La interfase de aislamiento galvánico tiene bien definidos los parámetros de seguridad de la salida, que son utilizados para determinar los parámetros permitidos del cable. El parámetro restrictivo de cable es la capacidad de cable de 80 nF, que es destacado en la nota que figura bajo el número del documento. El parámetro alternativo del Grupo IIB se da en la medida en que puede ser más apropiado para una determinada aplicación. El diagrama de instalación está destinado a convertir el esquema descriptivo del sistema en los requisitos para una instalación determinada. Se supone que el técnico instalador necesita la información necesaria para la realización de la instalación, que ha sido correctamente diseñada. El técnico necesitaría solamente acceder al esquema descriptivo del sistema si tuviese alguna razón para dudar de la adecuación de la instalación. El esquema de la instalación incorpora las cajas de conexión, que es un material simple, y especifica los cables y las entradas de cable a utilizar. En este caso, se trata de normas industriales conformes con los requisitos apropiados. Se clarifica la clasificación de temperatura de la RDT, y se dan instrucciones específicas relativas a la conexión de las pantallas de los cables. El nivel de información relativa a este esquema debería ser el adecuado para permitir inspecciones ulteriores. Es importante reiterar que este anexo ilustra solamente un método de presentación de esta información. El requisito esencial es que el documento descriptivo del sistema contenga toda la información que permita elaborar un sistema que presente una seguridad apropiada. El documento de instalación debería contener la información necesaria para permitir su instalación de manera segura en un emplazamiento específico.

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Fig. E.1 − Esquema de bloques típico para el documento descriptivo de un sistema SI

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Fig. E.2 − Esquema de instalación típico de un sistema SI

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ANEXO F (Informativo) PROTECCIÓN CONTRA LA SOBRETENSIÓN DE UN CIRCUITO DE SEGURIDAD INTRÍNSECA

F.1 Generalidades Este anexo ilustra un posible método de protección de un circuito de seguridad intrínseca contra las sobretensiones debidas a la caída de un rayo en las cercanías. Este modo de protección se aplica únicamente cuando el análisis de riesgos de la posibilidad de que ocurra la caída de un rayo y las consecuencias de tal evento, muestre su necesidad. El ejemplo está destinado a mostrar el análisis necesario; esta no es la única solución posible. F.2 Instalación a proteger La figura F.1 ilustra una instalación típica en donde el neutro está directamente conectado a una malla de tierra. Otras técnicas de conexión son igualmente aceptables. La sonda térmica penetra en la jaula Faraday de un tanque de almacenamiento que contiene un material inflamable. La resistencia de la sonda se convierte en una señal 4 mA a 20 mA por un convertidor con aislamiento interno. La corriente es entonces enviada a la red de entrada informática, por medio de un aislador galvánico. Es necesario analizar la combinación del aislador, del convertidor y del elemento sensor, como un sistema de seguridad intrínseca, y es el sistema analizado en el anexo E. F.3 Sobretensiones inducidas por un rayo Un escenario posible es la caída de un rayo en el tanque en el punto X y la dispersión de la corriente resultante vía la estructura del tanque y de la conexión equipotencial de la instalación. Una tensión transitoria (tipicamente de 60 kV) se desarrolla entre la cima del tanque (X) y el punto de conexión del ordenador a la toma de tierra, “0”voltios, (Y). La tensión transitoria provocaría la ruptura del aislador galvánico y del aislamiento del convertidor, y podría crear la formación de un destello lateral dentro del espacio de vapor del tanque con una alta probabilidad de explosión. F.4 Medidas preventivas Es posible montar un limitador de sobretensión sobre el tanque con el fin de proteger el aislamiento del transmisor, previniendo así toda diferencia de potencial en el tanque. El limitador de sobretensión está conectado al tanque con el fin de proteger la jaula de Faraday. El limitador de sobretensión de multielementos reduce la elevación de la tensión (60 V) a un nivel que puede ser inmediatamente absorbido por el aislamiento del transmisor. Un segundo limitador de sobretensión es necesario para prevenir todo daño del aislador galvánico y de los circuitos de entrada del ordenador. Este limitador de sobretensión se monta generalmente en la zona segura y conectada tal como se indica. La sobretensión de modo común resultante que se ejerce sobre el aislador, no debería someter al aislamiento del aislador galvánico a un sobreesfuerzo excesivo. El sistema no es de seguridad intrínseca durante la tensión transitoria, pero las corrientes y tensiones elevadas son alejadas del emplazamiento más peligroso del tanque y se presentan en el emplazamiento relativamente seguro de los cables de interconexión. El sistema está conectado indirectamente a la tierra en dos sitios y la corriente que circula durante el período transitorio es de naturaleza inflamable. Sin embargo, en funcionamiento normal, las puestas a tierra indirectas no son conductoras y requieren una tensión relativamente alta (120V) entre las conexiones de las uniones de la red de limitación de sobretensión, para que fluya cualquier corriente significativa. Una tensión de esta naturaleza debería excluirse durante un tiempo significativo, garantizando así una adecuada seguridad de los circuitos.

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F.5 Documentación de apoyo

El documento descriptivo del sistema se debería modificar con el fin de incluir la red de limitadores de sobretensión instalados. Es necesario analizar su efecto en funcionamiento normal, teniendo en cuenta sus características relevantes, que pueden incluir pequeños valores de capacidad e inductancia. Se debería consignar y analizar la puesta a tierra indirecta en dos emplazamientos y presentar un parámetro de aceptabilidad. F.6 Protección suplementaria

Cuando se reconoce a los rayos como un problema significativo, se debería prever la instalación de un dispositivo de limitación de sobretensión a nivel de la alimentación principal del sistema de instrumentación. Las sobretensiones sufridas por el tanque pueden dañar los aislamientos galvánicos de la fuente de alimentación o las conexiones de transmisión. Los requisitos normales de conformidad con las normas CEM, comprenden de manera implícita un cierto grado de inmunidad, pero éste no es apropiado contra la mayoría de las sobretensiones debidas a rayos. De igual manera, la otra vía posible de penetración a lo largo de las interconexiones de los tanques requiere un cierto grado de protección contra la sobretensión.

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Leyenda 1

Convertidor

2

Limitador de sobretensión

3

Brida de unión

4

Fuente de alimentación

5

Aislador galvánico

6

Unión equipotencial

7

Limitador de señal

8

Enlace de datos

9

Filtro supresor de red

10

Pared del tanque

11

Envolvente de los instrumentos (de medida)

Fig. F.1 − Requisitos relativos a la protección contra sobretensión de un dispositivo de medida

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ANEXO ZA (Normativo) OTRAS NORMAS INTERNACIONALES CITADAS EN ESTA NORMA CON LAS REFERENCIAS DE LAS NORMAS EUROPEAS CORRESPONDIENTES

Esta norma europea incorpora disposiciones de otras normas por su referencia, con o sin fecha. Estas referencias normativas se citan en los lugares apropiados del texto de la norma y se relacionan a continuación. Las revisiones o modificaciones posteriores de cualquiera de las normas citadas con fecha, sólo se aplican a esta norma europea cuando se incorporan mediante revisión o modificación. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de esa norma (incluyendo sus modificaciones). NOTA – Cuando una norma internacional haya sido modificada por modificaciones comunes CENELEC, indicado por (mod), se aplica la EN/HD correspondiente.

Norma Internacional

Fecha

Título

EN/HD

Fecha

19913) UNE 21308-1:1994

IEC 60060-1

−2)

Técnicas de ensayo de alta tensión. HD 588.1 S1 Parte 1: Definiciones y requisitos generales relativos a los ensayos

IEC 60079-0

−2)

Material eléctrico para atmósferas de EN 60079-0 gas explosivas. Parte 0: Requisitos generales

−4)

IEC 60079-11

1999

Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 11: Seguridad intrínseca “i”

−

IEC 60079-14

2002

Material eléctrico para atmósferas de EN 60079-14 gas explosivas. Parte 14: Instalaciones eléctricas en emplazamientos peligrosos (a excepción de las minas)

−

Norma UNE correspondiente1)

UNE-EN 60079-04)

−

2003 UNE-EN 60079-14:2004

1) Esta columna se ha introducido en el anexo original de la norma europea únicamente con carácter informativo a nivel nacional. 2) Referencia sin fecha. 3) Edición válida en la fecha de publicación. 4) En preparación.

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