La seguridad intrínseca ( IS ) es una técnica de protección para el funcionamiento seguro de equipos eléctricos en áreas peligrosas al limitar la energía, eléctrica y térmica, disponible para la ignición. En circuitos de señal y control que pueden funcionar con corrientes y voltajes bajos, el enfoque de seguridad intrínseca simplifica los circuitos y reduce el costo de instalación en comparación con otros métodos de protección. Las áreas con concentraciones peligrosas de gases o polvos inflamables se encuentran en aplicaciones como refinerías petroquímicas y minas. Como disciplina, es una aplicación de seguridad inherente en instrumentación. Los circuitos de alta potencia, como los motores eléctricos o la iluminación, no pueden utilizar métodos de seguridad intrínseca para su protección.
Los dispositivos de seguridad intrínseca, se pueden subdividir en:
Los aparatos intrínsecamente seguros son dispositivos eléctricos que tienen circuitos conectados que son intrínsecamente seguros mientras se encuentran en el área peligrosa.
Los aparatos asociados son dispositivos eléctricos que tienen circuitos intrínsecamente seguros y no intrínsecamente seguros y están diseñados de manera que los circuitos no intrínsecamente seguros no puedan afectar negativamente a los circuitos intrínsecamente seguros. El aparato normalmente está
Un circuito intrínsecamente seguro está diseñado para no ser capaz de provocar la ignición de una atmósfera explosiva determinada, por cualquier chispa o cualquier efecto térmico, en condiciones normales de funcionamiento y en condiciones de falla específicas.
En condiciones normales de uso, los equipos eléctricos suelen generar pequeños arcos eléctricos (chispas internas) en interruptores, escobillas de motores, conectores y otros lugares. Los equipos eléctricos compactos también generan calor, que en determinadas circunstancias puede convertirse en una fuente de ignición.
Existen múltiples formas de hacer que los equipos sean seguros para su uso en áreas con peligro de explosión. La seguridad intrínseca (indicada por "i" en las clasificaciones de explosión ATEX e IECEx) es uno de los diversos métodos disponibles para los equipos eléctricos. Consulte Tipos de protección para obtener más información.
En el caso de los dispositivos electrónicos portátiles, la seguridad intrínseca es el único método realista que permite proteger un dispositivo funcional contra explosiones. Un dispositivo denominado "intrínsecamente seguro" ha sido diseñado para que no produzca calor ni chispas suficientes para encender una atmósfera explosiva, incluso si el dispositivo ha sufrido deterioro o ha resultado dañado.
Hay varias consideraciones a tener en cuenta a la hora de diseñar dispositivos electrónicos intrínsecamente seguros:
La eliminación del potencial de chispa dentro de los componentes se logra limitando la energía disponible en cualquier circuito dado y en el sistema en su conjunto.
La temperatura, en ciertas condiciones de falla, como un cortocircuito interno en un dispositivo semiconductor, se convierte en un problema ya que la temperatura de un componente puede aumentar a un nivel que puede encender algunos gases explosivos, incluso en uso normal.
Se deben emplear medidas de seguridad, como la limitación de corriente mediante resistencias y fusibles, para garantizar que en ningún caso un componente alcance una temperatura que pueda provocar la autoignición de una atmósfera combustible. En los dispositivos electrónicos altamente compactos que se utilizan hoy en día, las PCB suelen tener un espaciado entre los componentes que crea la posibilidad de un arco entre los componentes si el polvo u otras partículas entran en el circuito, por lo que el espaciado, la ubicación y el aislamiento de los componentes se vuelven importantes para el diseño.
El concepto principal de la seguridad intrínseca es la restricción de la energía eléctrica y térmica disponible en el sistema, de modo que no se pueda producir la ignición de una atmósfera peligrosa (gas o polvo explosivo). Esto se logra garantizando que solo entren en la zona peligrosa voltajes y corrientes bajos y que no sea posible un almacenamiento significativo de energía.
Uno de los métodos más comunes de protección es limitar la corriente eléctrica mediante resistencias en serie (utilizando tipos de resistencias que siempre fallan abiertas); y limitar el voltaje con múltiples diodos Zener . En las barreras Zener, los potenciales de entrada peligrosos se conectan a tierra, con barreras de aislamiento galvánico no hay conexión directa entre los circuitos de área segura y peligrosa interponiendo una capa de aislamiento entre los dos. Las normas de certificación para diseños de seguridad intrínseca (principalmente IEC 60079-11 pero desde 2015 también IEC TS 60079-39) generalmente requieren que la barrera no exceda los niveles aprobados de voltaje y corriente con daños específicos a los componentes limitadores.
Los equipos o instrumentos que se utilicen en áreas peligrosas estarán diseñados para funcionar con bajo voltaje y corriente, y no tendrán condensadores ni inductores grandes que puedan descargarse en una chispa. El instrumento se conectará, mediante métodos de cableado aprobados, a un panel de control en un área no peligrosa que contenga barreras de seguridad. Las barreras de seguridad garantizan que, en funcionamiento normal y con la aplicación de fallas de acuerdo con el nivel de protección del equipo (EPL), incluso si ocurre un contacto accidental entre el circuito del instrumento y otras fuentes de energía, no ingrese al área peligrosa más voltaje y corriente que los aprobados.
Por ejemplo, durante las operaciones de transferencia marítima, cuando se transfieren productos inflamables entre la terminal marítima y los buques cisterna o las barcazas, es necesario mantener una comunicación por radio bidireccional constante en caso de que la transferencia deba detenerse por razones imprevistas, como un derrame. La Guardia Costera de los Estados Unidos exige que la radio bidireccional esté certificada como intrínsecamente segura.
Otro ejemplo son los teléfonos móviles intrínsecamente seguros o a prueba de explosiones que se utilizan en atmósferas explosivas, como las refinerías. Los teléfonos móviles intrínsecamente seguros deben cumplir criterios especiales de diseño de baterías para obtener la certificación UL, la directiva ATEX o IECEx para su uso en atmósferas explosivas.
Sólo los dispositivos autónomos que funcionan con baterías y que están diseñados correctamente pueden ser intrínsecamente seguros por sí mismos. Otros dispositivos de campo y cableado son intrínsecamente seguros sólo cuando se emplean en un sistema IS diseñado correctamente. Los requisitos para sistemas eléctricos intrínsecamente seguros se dan en la serie de normas IEC 60079.
Las normas de protección intrínseca son desarrolladas principalmente por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), [1] pero diferentes agencias también desarrollan normas de seguridad intrínseca. Las agencias pueden ser dirigidas por gobiernos o pueden estar compuestas por miembros de compañías de seguros, fabricantes e industrias con interés en las normas de seguridad. Las agencias de certificación permiten a los fabricantes colocar una etiqueta o marca para identificar que el equipo ha sido diseñado según las normas de seguridad del producto pertinentes. Ejemplos de dichas agencias en América del Norte son Factory Mutual Research Corporation, que certifica radios, Underwriters Laboratories (UL) que certifica teléfonos móviles y en Canadá la Asociación Canadiense de Normas . [2] En la UE, la norma para la certificación de seguridad intrínseca es la norma CENELEC [3] EN 60079-11 y debe estar certificada de acuerdo con la directiva ATEX , mientras que en otros países del mundo se siguen las normas IEC. Para facilitar el comercio mundial, las agencias de normalización de todo el mundo participan en actividades de armonización para que los equipos intrínsecamente seguros fabricados en un país puedan eventualmente ser aprobados para su uso en otro sin necesidad de realizar pruebas y documentación redundantes y costosas.
