Segurança intrínseca - Intrinsic safety

Para a técnica industrial mais geral de minimizar o perigo de um processo, consulte Segurança inerente .

Segurança intrínseca ( IS ) é uma técnica de proteção para operação segura de equipamentos elétricos em áreas perigosas, limitando a energia, elétrica e térmica, disponível para ignição. Em circuitos de sinal e controle que podem operar com baixas correntes e tensões, a abordagem de segurança intrínseca simplifica os circuitos e reduz o custo de instalação em relação a outros métodos de proteção. Áreas com concentrações perigosas de gases inflamáveis ​​ou poeira são encontradas em aplicações como refinarias petroquímicas e minas. Como disciplina, é uma aplicação de segurança inerente à instrumentação. Os circuitos de alta potência, como motores elétricos ou iluminação, não podem usar métodos de segurança intrínseca para proteção.

Princípios operacionais e de design

Em uso normal, o equipamento elétrico geralmente cria minúsculos arcos elétricos (faíscas internas) em interruptores, escovas de motor, conectores e em outros lugares. Equipamentos elétricos compactos também geram calor, que em algumas circunstâncias pode se tornar uma fonte de ignição.

Existem várias maneiras de tornar o equipamento seguro para uso em áreas com risco de explosivos. A segurança intrínseca (indicada por "i" nas classificações de explosão ATEX e IECEx) é um dos vários métodos disponíveis para equipamentos elétricos. Outros incluem gabinetes à prova de explosão (NEC 500) ou à prova de chamas ("d" em IEC, ATEX e NEC 505), segurança aumentada ("e"), encapsulamento ("m"), dispositivo de interrupção fechada ("nC"), selado dispositivo ("nC"), dispositivo hermeticamente selado ("nC"), invólucro de respiração restrita ("nR"), imersão em óleo ("o"), proteção de radiação óptica ("op"), ventilação ("p" ), enchimento de pó ou areia ("q"), proteção especial ("s") e proteção contra ignição de poeira por invólucro ("t"). Para eletrônicos portáteis, a segurança intrínseca é o único método realista que permite que um dispositivo funcional seja protegido contra explosão. Um dispositivo denominado "intrinsecamente seguro" foi projetado para ser incapaz de produzir calor ou faísca suficiente para inflamar uma atmosfera explosiva, mesmo que o dispositivo tenha sofrido deterioração ou tenha sido danificado.

Há várias considerações ao projetar dispositivos eletrônicos intrinsecamente seguros: reduzir ou eliminar faíscas internas, controlar as temperaturas dos componentes e eliminar o espaçamento dos componentes que permitiria o curto-circuito da poeira. A eliminação do potencial de faísca nos componentes é realizada limitando a energia disponível em qualquer circuito e no sistema como um todo. A temperatura, sob certas condições de falha, como um curto interno em um dispositivo semicondutor, torna-se um problema, pois a temperatura de um componente pode aumentar a um nível que pode inflamar alguns gases explosivos, mesmo em uso normal. Salvaguardas, como limitação de corrente por resistores e fusíveis, devem ser empregadas para garantir que em nenhuma circunstância um componente alcance uma temperatura que possa causar autoignição de uma atmosfera combustível. Nos dispositivos eletrônicos altamente compactos usados ​​hoje, os PCBs geralmente têm espaçamento de componentes que criam a possibilidade de um arco entre os componentes se poeira ou outras partículas entrarem no circuito, portanto, o espaçamento, localização e isolamento dos componentes tornam-se importantes para o projeto.

O conceito primário por trás da segurança intrínseca é a restrição da energia elétrica e térmica disponível no sistema para que a ignição de uma atmosfera perigosa (gás explosivo ou poeira) não possa ocorrer. Isso é obtido garantindo que apenas baixas tensões e correntes entrem na área perigosa e que nenhum armazenamento significativo de energia seja possível.

Um dos métodos mais comuns de proteção é limitar a corrente elétrica usando resistores em série (usando tipos de resistores que sempre falham ao abrir); e limitar a tensão com vários diodos zener . Em barreiras zener, potenciais de entrada perigosos são aterrados, com barreiras de isolamento galvânico não há conexão direta entre os circuitos de área segura e perigosa interpondo uma camada de isolamento entre os dois. Os padrões de certificação para projetos de segurança intrínseca (principalmente IEC 60079-11, mas desde 2015 também IEC TS 60079-39) geralmente exigem que a barreira não exceda os níveis aprovados de tensão e corrente com danos especificados aos componentes limitadores.

Equipamentos ou instrumentos para uso em áreas perigosas serão projetados para operar com baixa tensão e corrente, e serão projetados sem grandes capacitores ou indutores que possam descarregar em uma faísca. O instrumento será conectado, usando métodos de fiação aprovados, de volta a um painel de controle em uma área não classificada que contém barreiras de segurança. As barreiras de segurança garantem que, em operação normal, e com a aplicação de falhas de acordo com o Nível de Proteção do Equipamento, EPL, também se ocorrer contato acidental entre o circuito do instrumento e outras fontes de energia, não mais do que a tensão e corrente aprovadas entre no perigoso área.

Por exemplo, durante as operações de transferência marítima, quando produtos inflamáveis ​​são transferidos entre o terminal marítimo e os navios-tanque ou barcaças, a comunicação de rádio bidirecional precisa ser mantida constantemente, caso a transferência precise parar por motivos imprevistos, como um derramamento. A Guarda Costeira dos Estados Unidos exige que o rádio bidirecional seja certificado como intrinsecamente seguro.

Outro exemplo são os telefones celulares intrinsecamente seguros ou à prova de explosão usados ​​em atmosferas explosivas, como refinarias. Os telefones celulares intrinsecamente seguros devem atender a critérios especiais de design de bateria para obter a certificação UL, ATEX ou IECEx para uso em atmosferas explosivas.

Somente dispositivos autônomos e operados por bateria adequadamente projetados podem ser intrinsecamente seguros por si próprios. Outros dispositivos de campo e fiação são intrinsecamente seguros apenas quando empregados em um sistema IS projetado corretamente. Tais sistemas devem ser projetados e documentados de acordo com a norma IEC 60079-25 Sistemas elétricos intrinsecamente seguros , instalados de acordo com a IEC 60079-14 e inspecionados e mantidos de acordo com a IEC 60079-17.

Agências certificadoras

Artigo principal: Equipamentos elétricos em áreas perigosas § Rotulagem

Os padrões para proteção intrínseca são desenvolvidos principalmente pela IEC , International Electrotechnical Commission, mas diferentes agências também desenvolvem padrões para segurança intrínseca. As agências podem ser administradas por governos ou podem ser compostas por membros de companhias de seguros, fabricantes e setores com interesse em padrões de segurança. As agências certificadoras permitem que os fabricantes colem uma etiqueta ou marca para identificar que o equipamento foi projetado de acordo com os padrões de segurança do produto relevantes. Exemplos de tais agências na América do Norte são a Factory Mutual Research Corporation, que certifica rádios, Underwriters Laboratories (UL) que certifica telefones celulares e, no Canadá, a Canadian Standards Association . Na UE, o padrão para certificação de segurança intrínseca é o padrão CENELEC EN 60079-11 e deve ser certificado de acordo com a diretiva ATEX , enquanto em outros países ao redor do mundo os padrões IEC são seguidos. Para facilitar o comércio mundial, as agências de padronização em todo o mundo se envolvem em atividades de harmonização para que equipamentos intrinsecamente seguros fabricados em um país possam ser aprovados para uso em outro sem testes e documentação redundantes e caros.

Veja também

Referências

Leitura adicional