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¿Qué significa "Intrínsecamente Seguro"?

Intrínsecamente Seguro Los incendios son un peligro en muchas industrias. A veces, el riesgo es bastante evidente, como cuando gases inflamables, como el hidrógeno y el propano, se están produciendo o manipulando, pero en otras situaciones es menos obvio. En particular, el polvo muchas veces puede ser altamente combustible.

Un incendio necesita combustible, oxígeno y una fuente de ignición para que ocurra. Gases, vapores y polvo inflamables proporcionan el combustible, el oxígeno está presente en la mayoría de los entornos, y la ignición puede resultar de una chispa o una superficie caliente. Todo incendio es peligroso, pero en casos más extremos la combustión es tan rápida que puede causar una explosión. OSHA tiene muchos informes acerca de incendios y explosiones catastróficas que han pasado en muchas industrias.

La prevención de incendios y explosiones es una prioridad, ya que ningún negocio u organización desea ser responsable de causar muertes o lesiones. Además, las sanciones financieras directas de este tipo de evento, tales como multas punitivas y aumento de las primas de seguros, pueden paralizar empresas que tuvieron éxito anteriormente.

Los ingenieros que deben instalar equipos situados en zonas donde el fuego es un riesgo tienen dos opciones: utilizar técnicas a prueba de explosión o adoptar un enfoque "intrínsecamente seguro" (y estas opciones no se excluyen mutuamente). Este informe de OMEGA Engineering responde a la pregunta, "¿qué es seguridad intrínseca?". Las distintas secciones abordan:
  • Entendiendo la seguridad intrínseca (SI)
  • Seleccionando el transductor de presión o celda de carga correctos para el ambiente de SI
  • Consideraciones acerca de la gestión de riesgos y de la instalación
  • Preguntas y respuestas generales
Después de leer este informe, los ingenieros y otros especialistas técnicos serán capaces de entender el concepto de seguridad intrínseca y los beneficios de aplicarla en su trabajo.

Entendiendo la Seguridad Intrínseca (SI)

Seguridad intrínseca (SI) es un enfoque para el diseño de equipos proyectados para zonas peligrosas. La idea es reducir la energía disponible a un nivel en el que es demasiado baja para provocar la ignición. Eso significa prevenir chispas y mantener temperaturas bajas.

Las alternativas son diseñar sistemas en los cuales se excluye el oxígeno (purgando con gas inerte) o aislar las posibles fuentes de ignición. Esto se puede hacer poniendo el equipo en entornos suficientemente fuertes para contener una explosión o sacándolo del área peligrosa.

¿Cuándo el Equipo de Seguridad Intrínseca es Necesario?

Cada vez que el equipo se va a instalar en un área donde está presente cualquier material combustible, es esencial tomar medidas para minimizar el riesgo de ignición. OHSA acepta el diseño SI como una estrategia adecuada, aunque requiere que todo el sistema se diseñe de esa manera. No es suficiente utilizar componentes de SI certificados.

Una excepción a la necesidad de certificación se hace en el caso del "aparato sencillo". Este es el término que se utiliza para dispositivos pasivos o de muy baja potencia, que no van a provocar una ignición. Buenos ejemplos son termopares y RTD.

Las Zonas Peligrosas

La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) publica códigos destinados a minimizar los riesgos de incendio. NFPA 70 establece el Código Nacional de Electricidad, el NEC. Las secciones 500 y 505 proporcionan las definiciones de áreas peligrosas. La razón de la duplicación es que 505 es la versión más reciente, estructurada para armonizar las definiciones con las que se utilizan fuera de los Estados Unidos. La sección 500 de la NEC define las clases 1, 2 y 3 de lugares. Clase 1 se refiere a los gases y vapores, la Clase 2, al polvo, y la clase 3, a la fibra. Dentro de cada clase hay dos divisiones. Una División 1 significa que el peligro puede existir en condiciones normales, o podría existir debido a trabajos de mantenimiento, o debido a fugas, o una avería. División 2 indica una ubicación en la que los gases o vapores son confinados y sólo escapan debido a la rotura o avería accidental, cuando se impide la acumulación a través de la ventilación positiva. Los locales Clase III son los peligrosos debido a la presencia de fibras o partículas fácilmente inflamables.

La sección 505 sigue los mismos principios, pero utiliza las zonas en lugar de clases y divisiones. Una Zona 0 es una donde "las concentraciones combustibles de gases o vapores inflamables están presentes de forma continua, o están presentes durante largos períodos de tiempo". La Zona 1 indica que "...es probable que existan concentraciones combustibles en condiciones normales de funcionamiento", o como resultado de las operaciones de fuga o de reparación. La designación de una zona como Zona 2 indica que las concentraciones inflamables "no son probables bajo funcionamiento normal, y si ocurren, existirá sólo por un corto tiempo". Para el polvo, las zonas correspondientes son 20, 21 y 22.

¿Cómo Funciona el Equipo de Seguridad Intrínseca?

Evitando fuentes de ignición, minimizando la potencia disponible y las temperaturas máximas. Definir el nivel máximo de potencia disponible es complejo, pero en términos generales, puede ser considerado como el voltaje inferior al 29V y al 300 mA. Una manera más simple es decir que el poder debe ser inferior al 1,3 W. (Tenga en cuenta que la instrumentación requiere 24V y, con frecuencia, puede ser diseñada para tener menos de 500 mA; suficiente para satisfacer la certificación SI en muchas situaciones).

Seis clases definen los niveles de temperatura. En general, los equipos que cumplen la designación T4 se consideran intrínsecamente seguros, ya que las temperaturas no superarán los 135°C (equipos con disipación inferior a 1,3 W generalmente se mantienen abajo de esta temperatura).

¿Qué Tipos De Equipos De Seguridad Intrínseca Están Disponibles?

Una amplia gama de equipos industriales, tales como linternas, cámaras, detectores de gas e incluso radios, están disponibles en forma de equipos de seguridad intrínseca. En cuanto a la instrumentación, la mayor necesidad es de medición de presión y peso. La medición de temperatura generalmente se reúne en la regla de "aparato sencillo", aunque pueden ser necesarios transmisores de temperatura para enviar señales de termopares en distancias más largas.

¿Los Equipo Certificados de Seguridad Intrínseca Son Más Caros Que Las Versiones No Certificadas?

Generalmente, un equipo SI es un poco más caro que las versiones no certificadas. Esto resulta más de la obtención y el mantenimiento de la aprobación que del coste de los componentes adicionales o poco comunes. El diseño básico de una barrera SI utiliza diodos Zener para limitar la tensión, resistencias para limitar la corriente, y un fusible, nada que pueda ser muy caro.

¿Cuáles Son Las Ventajas?

Al utilizar instrumentación y equipos eléctricos en un ambiente peligroso, SI ofrece varias ventajas.
  1. Esto ayuda a asegurar un ambiente de trabajo seguro y protege a los que están cerca de los riesgos de explosión.
  2. Se evita el coste y el volumen de cajas a prueba de explosión. Ahorros de costes adicionales se acumulan a partir de la capacidad de utilizar cables de instrumentación estándar.
  3. Trabajos de mantenimiento y de diagnóstico se pueden realizar sin parar la producción y ventilar el área de trabajo.
  4. Las primas de seguros pueden ser más bajas como consecuencia de la reducción del riesgo.

Seleccionando el Transductor de Presión o Celda de Carga Correctos para el Ambiente de SI

Transmisor de Presión
Transmisor de Presión
Cuando se está manejando gases inflamables o líquidos inflamables, especialmente si hay una posibilidad de que vapores sean formados, la protección SI es claramente necesaria. Sin embargo, la necesidad puede ser menos evidente en condiciones de polvo o fibras.

La NFPA 70 define 'polvo combustible' como partículas más pequeñas que 500 micrómetros, mientras que OSHA 1910.399 establece "polvos combustibles que son eléctricamente no-conductores incluyen polvos producidos en el manejo y procesamiento de granos y productos de granos, azúcar pulverizado y cacao, huevo en polvo y leche en polvo, especias pulverizadas, almidón y pastas, patata y harina de madera, harina de aceite de granos y semillas, heno seco, y otros materiales orgánicos que pueden producir polvos combustibles cuando se procesan o manipulan. Los polvos que contienen magnesio o aluminio son particularmente peligrosos".

Para que el equipo sea un SI, debe ser certificado como tal. En los Estados Unidos, dos instituciones que proporcionan dicha certificación son UL y FM Global. Instrumentación que lleva la certificación SI tiene la marca "aprobado por FM". Equipos sin dicho marcado no deben ser utilizados en entornos peligrosos si no se toman otras precauciones apropiadas.

Consideraciones Acerca de La Gestión de Riesgos y de La Instalación

La instalación es más fácil que la creación de recintos a prueba de explosiones. Es importante tener en cuenta que todo el sistema debe estar diseñado para ser intrínsecamente seguro. No es suficiente sólo la compra de sensores de presión o celdas de carga con certificación SI.

Un sistema diseñado para ser intrínsecamente seguro requiere una documentación completa de todos los componentes y el cableado empleados. Inmediatamente después de la instalación, habrá una inspección, seguida de inspecciones periódicas a lo largo de la vida útil del equipo. Se trata de identificar cualquier deterioro o daño que pueda haber ocurrido y cualquier sustitución no autorizada de los componentes del sistema de SI.

El aislamiento y pruebas en tierra normalmente forman parte de una inspección eléctrica. Sin embargo, estas prácticas no son normalmente compatibles con el concepto de SI. El consejo de un especialista se debe buscar si es necesario realizar estas pruebas.

Preguntas y Respuestas Generales

¿El equipo intrínsecamente seguro reemplaza blindajes a prueba de explosión o presurización?
No, equipos intrínsecamente seguros no pueden reemplazar estos métodos en todas las aplicaciones debido a la dependencia de temperatura y energía baja. Donde es posible, muchas veces conduce a un importante ahorro en los costes de instalación y mantenimiento.

¿La seguridad intrínseca afecta el rendimiento del dispositivo certificado?
No, el rendimiento es el mismo, pero con mayor fiabilidad. Estos dispositivos utilizan las mismas partes que el dispositivo no certificado, pero se han diseñado para limitar la energía almacenada y el calor generado en caso de una condición de fallo interno.

Protección de Personas y Bienes

Muchos entornos de procesamiento, industriales, y químicos tienen riesgos de explosión significativos, debido a la presencia, real o posible, de gases, vapores, polvos o fibras inflamables. Tales ambientes son "peligrosos" y es esencial que estén diseñados con el fin de eliminar la posibilidad de ignición de los materiales inflamables.

Muchas veces es necesario incorporar la instrumentación de origen eléctrica en este tipo de entornos. Cuando esto es inevitable, hay tres enfoques posibles: poner el equipo en una caja a prueba de explosión, purgar el recinto con gas inerte, o adoptar los principios de diseño de seguridad intrínseca.

El diseño SI minimiza la creación de energía y calor. El equipo debe estar certificado de forma independiente y todo el sistema debe estar diseñado según las normas SI antes de entrar en servicio. Sin embargo, la adopción del diseño SI puede simplificar la instalación, ahorrar dinero, permitir el mantenimiento en el equipo activo, y lo más importante, lo convierte en un lugar de trabajo más seguro.

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