¿Cómo seleccionar prensaestopas para sistemas de seguridad intrínseca?

Los sistemas de seguridad intrínseca protegen vidas e instalaciones en atmósferas explosivas, pero muchas instalaciones fracasan de forma catastrófica porque los ingenieros seleccionan prensaestopas estándar que comprometen la integridad de los circuitos IS, crean bucles de tierra o superan los parámetros de energía que pueden inflamar gases explosivos y provocar explosiones devastadoras. Los prensaestopas tradicionales diseñados para uso industrial general a menudo carecen de las características especializadas que requieren las aplicaciones IS, incluido un aislamiento galvánico adecuado, una construcción de baja capacitancia y parámetros de energía certificados que mantienen las barreras de seguridad.

Los prensaestopas para sistemas de seguridad intrínseca deben mantener el aislamiento galvánico, proporcionar parámetros certificados de baja capacitancia y baja inductancia, garantizar disposiciones de puesta a tierra adecuadas y llevar las certificaciones IS apropiadas para preservar la integridad de la barrera de seguridad y evitar fuentes de ignición en atmósferas explosivas. Estos requisitos especializados exigen una selección cuidadosa basada en los parámetros del circuito IS, las clasificaciones de zonas peligrosas y las especificaciones de las barreras de seguridad para garantizar la seguridad del personal y el cumplimiento de la normativa.

Después de haber trabajado con ingenieros de seguridad, especialistas en instrumentación y directores de instalaciones en plantas petroquímicas de Texas, plataformas marinas del Mar del Norte e instalaciones químicas de Oriente Medio, he aprendido que la selección adecuada de prensaestopas IS es literalmente una cuestión de vida o muerte. Permítanme compartir los conocimientos fundamentales para seleccionar prensaestopas que mantengan la integridad de la seguridad intrínseca.

Índice

• ¿Qué son los principios y requisitos de seguridad intrínseca?
• ¿Cómo afectan los prensaestopas a la integridad de los circuitos IS?
• ¿Qué certificaciones y normas se aplican a los prensaestopas IS?
• ¿Cómo se seleccionan los prensaestopas IS para las distintas aplicaciones?
• ¿Cuáles son los requisitos de instalación y mantenimiento?
• Preguntas frecuentes sobre los prensaestopas de seguridad intrínseca

¿Qué son los principios y requisitos de seguridad intrínseca?

Seguridad intrínseca¹ limitan la energía eléctrica en circuitos de áreas peligrosas a niveles incapaces de ignición mediante la limitación de energía, el aislamiento galvánico y la protección contra fallos, lo que requiere prensaestopas especializados que mantengan estas barreras de seguridad sin introducir capacitancia, inductancia o vías de fuga adicionales.

Comprender los principios IS es esencial porque cualquier componente que comprometa la limitación de energía o el aislamiento puede crear fuentes de ignición que anulen todo el sistema de seguridad.

Fundamentos de la limitación de energía

Limitación de tensión: Los sistemas IS limitan la tensión máxima para evitar la ignición de chispas, normalmente 28 V CC para la mayoría de las aplicaciones, por lo que requieren prensaestopas que no creen caídas de tensión ni averías de aislamiento.

Limitación de corriente: Las restricciones de corriente máxima evitan los efectos de calentamiento que podrían encender atmósferas explosivas, y se requieren prensaestopas para mantener trayectorias de baja resistencia sin crear puntos de concentración de corriente.

Limitación de potencia: Los límites de disipación de potencia total evitan el encendido por calentamiento, lo que requiere prensaestopas con características de baja pérdida que no añadan un consumo de potencia significativo a los circuitos IS.

Limitación del almacenamiento de energía: Los límites de almacenamiento de energía capacitiva e inductiva impiden la ignición por descarga de energía almacenada, por lo que los parámetros eléctricos de los prensaestopas son fundamentales para los cálculos de seguridad del sistema.

Requisitos de aislamiento galvánico

Aislamiento de la Tierra: Los circuitos IS deben mantener un aislamiento adecuado de la toma de tierra, lo que requiere prensaestopas con montaje aislado o disposiciones de toma de tierra específicas que no comprometan las barreras de seguridad.

Separación de circuitos: Los distintos circuitos IS requieren aislamiento entre sí, lo que exige prensaestopas que impidan el acoplamiento cruzado o las interferencias entre sistemas de seguridad independientes.

Integridad de la barrera: Las barreras de seguridad de las zonas seguras deben mantener el aislamiento de los circuitos de las zonas peligrosas, por lo que se requieren prensaestopas que preserven esta separación crítica en toda la instalación.

Protección contra fallos: Los sistemas IS deben seguir siendo seguros en condiciones de fallo único o múltiple, por lo que requieren prensaestopas diseñados para mantener la seguridad incluso con fallos o daños en los componentes.

Clasificación de zonas peligrosas

Zona 0/1/2 Requisitos: Las distintas zonas peligrosas tienen diferentes requisitos para los equipos IS, y los prensaestopas necesitan certificaciones adecuadas para la presencia continua, intermitente o anormal de atmósferas explosivas.

Clasificaciones de grupos de gas: Los distintos gases explosivos (IIA, IIB, IIC) tienen energías de ignición variables, por lo que requieren prensaestopas con parámetros energéticos y materiales de construcción adecuados para riesgos de gas específicos.

Clasificaciones de temperatura: Los límites de temperatura de los equipos (T1-T6) restringen las temperaturas superficiales máximas, por lo que se requieren prensaestopas con los valores nominales de temperatura y las características de disipación térmica adecuados.

Ambientes polvorientos: Las áreas con riesgo de polvo de las zonas 20/21/22 requieren prensaestopas con protección adecuada contra la entrada de polvo y limitaciones de temperatura de superficie para aplicaciones con polvo combustible.

Ahmed, ingeniero de seguridad de un importante complejo petroquímico de Arabia Saudí, descubrió la importancia crítica de seleccionar correctamente los prensaestopas IS durante la ampliación de unas instalaciones. En un principio, su equipo especificó prensaestopas de latón estándar para las nuevas instalaciones de transmisores de presión, sin darse cuenta de que comprometerían la seguridad de la instalación. aislamiento galvánico² de sus circuitos IS. Durante las revisiones de seguridad previas a la puesta en servicio, detectamos que los prensaestopas metálicos creaban rutas de puesta a tierra que infringían los principios IS y podían crear fuentes de ignición. Los sustituimos por prensaestopas IS certificados con barreras de aislamiento adecuadas y construcción de baja capacitancia, garantizando que los sistemas de seguridad cumplían tanto la normativa local como las normas IS internacionales. 😊

¿Cómo afectan los prensaestopas a la integridad de los circuitos IS?

Los prensaestopas afectan a la integridad de los circuitos IS a través de parámetros eléctricos como la capacitancia, la inductancia y la resistencia de fuga que deben incluirse en los cálculos de las barreras de seguridad, al tiempo que proporcionan disposiciones de puesta a tierra y barreras de aislamiento adecuadas que mantienen los márgenes de seguridad del sistema.

Comprender estos efectos eléctricos es crucial porque los prensaestopas pueden afectar significativamente a los parámetros del circuito IS y a los cálculos de seguridad.

Consideraciones sobre los parámetros eléctricos

Efectos de capacitancia: Los prensaestopas añaden capacitancia a los circuitos IS que debe incluirse en los cálculos de la barrera de seguridad para garantizar que la capacitancia total del circuito se mantiene dentro de los límites de seguridad para la clasificación específica de la zona peligrosa.

Impacto de la inductancia: Los componentes inductivos de los prensaestopas pueden afectar al comportamiento del circuito IS y a los cálculos de almacenamiento de energía, algo especialmente importante en circuitos con cargas inductivas o largos recorridos de cable.

Resistencia a las fugas: La resistencia de aislamiento entre los conductores y la tierra a través de los prensaestopas afecta al rendimiento de la barrera de seguridad y debe cumplir los valores mínimos especificados en las normas IS y en los cálculos de seguridad.

Prevención del bucle de tierra: Una puesta a tierra incorrecta de los prensaestopas puede crear bucles de tierra que comprometan la integridad del circuito IS e introduzcan ruido o riesgos para la seguridad en sistemas de instrumentación sensibles.

Requisitos de aislamiento y puesta a tierra

Mantenimiento del aislamiento galvánico: Los prensaestopas IS deben mantener un aislamiento adecuado entre los circuitos de las zonas peligrosas y los armarios de los equipos conectados a tierra, al tiempo que proporcionan el soporte mecánico y el sellado ambiental necesarios.

Puesta a tierra de la pantalla: La puesta a tierra de la pantalla del cable a través de los prensaestopas IS requiere técnicas específicas para mantener la integridad IS y, al mismo tiempo, proporcionar compatibilidad electromagnética y funciones de puesta a tierra de seguridad.

Conexión equipotencial: La correcta unión de los componentes metálicos a través de los prensaestopas IS garantiza la seguridad eléctrica al tiempo que mantiene los requisitos de aislamiento de los circuitos IS.

Vías de corriente de defecto: Los prensaestopas IS deben proporcionar trayectorias de corriente de fallo controladas que no comprometan el funcionamiento de la barrera de seguridad ni creen fuentes de ignición adicionales en condiciones de fallo.

Impacto material y constructivo

Materiales conductores: Los prensaestopas metálicos requieren una cuidadosa consideración de las disposiciones de puesta a tierra y los requisitos de aislamiento para evitar comprometer la integridad del circuito IS a través de vías conductoras no intencionadas.

Materiales aislantes: Los prensaestopas no metálicos pueden proporcionar un mejor aislamiento IS, pero deben cumplir los requisitos de resistencia mecánica, resistencia ambiental y propagación de la llama para aplicaciones en zonas peligrosas.

Diseños híbridos: Algunos prensaestopas IS combinan la resistencia metálica con barreras aislantes para ofrecer un rendimiento mecánico y eléctrico óptimo en aplicaciones exigentes.

Resistencia superficial: Los tratamientos superficiales y revestimientos de los prensaestopas afectan a los parámetros eléctricos y deben tenerse en cuenta en el diseño del sistema IS y en los cálculos de seguridad.

Efectos de la configuración de la instalación

Tipo de instalación	Consideraciones sobre la SI	Requisitos del prensaestopas	Impacto en la seguridad
Montaje directo	Aislamiento terrestre crítico	Diseño aislado o aislante	Alta
Montaje de barreras	Mantiene una separación segura/peligrosa	De serie con toma de tierra adecuada	Medio
Caja de empalmes	Aislamiento de múltiples circuitos	Separación individual de circuitos	Alta
Sistema de conductos	Toma de tierra continua	Equilibrio de unión y aislamiento	Medio

Métodos de montaje: Los distintos métodos de montaje de los prensaestopas afectan a los parámetros del circuito IS y a las disposiciones de puesta a tierra, por lo que es necesario estudiar detenidamente los requisitos de continuidad eléctrica y aislamiento.

Enrutamiento de cables: El tendido de cables IS a través de prensaestopas afecta a los parámetros del circuito y debe tener en cuenta las distancias de separación, la compatibilidad electromagnética y la integridad de la barrera de seguridad.

¿Qué certificaciones y normas se aplican a los prensaestopas IS?

Las certificaciones de prensaestopas IS incluyen IECEx, ATEX, FM, CSA y otras aprobaciones nacionales que verifican el cumplimiento de las normas de seguridad intrínseca, incluidas IEC 60079, EN 60079, y las normativas regionales específicas para cada país. Clasificación de zonas peligrosas³ y clasificaciones de grupos de gas.

Las certificaciones adecuadas son obligatorias porque los componentes no certificados pueden anular las aprobaciones de todo el sistema de SI y generar responsabilidad legal en caso de incidentes.

Organismos internacionales de certificación

Certificación IECEx: Sistema de certificación para atmósferas explosivas de la Comisión Electrotécnica Internacional que proporciona reconocimiento mundial para los prensaestopas IS con reconocimiento mutuo entre los países participantes.

Directiva ATEX: Directiva de la Unión Europea sobre atmósferas explosivas que exige el marcado CE y la certificación de organismo notificado para los prensaestopas IS utilizados en instalaciones europeas o exportados a mercados de la UE.

Homologaciones FM: Certificación Factory Mutual para mercados norteamericanos, que proporciona aprobación para prensaestopas IS utilizados en ubicaciones peligrosas de Clase I, División 1 y División 2.

Certificación CSA: Certificación de la Asociación Canadiense de Normalización para los mercados canadienses, a menudo necesaria junto con la aprobación FM para un acceso completo al mercado norteamericano.

Normas regionales y nacionales

Serie IEC 60079: Normas internacionales para equipos en atmósferas explosivas, incluidos los prensaestopas IS, que cubren los requisitos de construcción, ensayo y aplicación para los mercados mundiales.

Serie EN 60079: Normas armonizadas europeas basadas en IEC 60079 con requisitos europeos adicionales, obligatorias para el cumplimiento de ATEX y el marcado CE de los prensaestopas IS.

NFPA 70/NEC: Requisitos del Código Eléctrico Nacional para instalaciones IS en Estados Unidos, que afectan a la selección de prensaestopas y a las prácticas de instalación para proyectos estadounidenses.

Normas API: Normas del Instituto Americano del Petróleo para aplicaciones de la industria del petróleo y el gas, que establecen requisitos adicionales para los prensaestopas IS en instalaciones petrolíferas aguas arriba.

Parámetros de certificación y marcas

Parámetros de entidad: Los prensaestopas IS certificados como equipos "Entidad" incluyen parámetros eléctricos (Co, Lo, Ro) que deben incluirse en los cálculos de seguridad del sistema y en la selección de barreras.

Aparatos sencillos: Algunos prensaestopas se consideran "Aparatos sencillos⁴" con parámetros eléctricos intrínsecamente seguros que no requieren su inclusión en los cálculos de las barreras de seguridad.

Códigos de temperatura: Las marcas de certificación incluyen la clase de temperatura (T1-T6) que indica la temperatura máxima de la superficie en condiciones normales y de fallo para entornos de instalación específicos.

Clasificaciones del Grupo Gas: La certificación incluye la clasificación por grupos de gases (IIA, IIB, IIC), que indica la idoneidad para diferentes entornos de gases explosivos con distintos requisitos de energía de ignición.

Documentación y trazabilidad

Certificado de conformidad: Documentación adecuada que demuestre la conformidad del prensaestopas IS con las normas y certificaciones aplicables, necesaria para la aprobación reglamentaria y la cobertura del seguro.

Instrucciones de instalación: Procedimientos de instalación certificados que garantizan una correcta instalación del prensaestopas IS que mantiene la validez de la certificación y la integridad de la seguridad del sistema.

Declaraciones de parámetros: Documentación de los parámetros eléctricos necesarios para los cálculos del sistema IS y la selección de la barrera de seguridad, incluidos los valores de capacitancia, inductancia y resistencia.

Requisitos de mantenimiento: Procedimientos de mantenimiento e intervalos de inspección exigidos por la certificación para garantizar el cumplimiento de las normas y la seguridad durante toda la vida útil.

Marcus, que gestiona la instrumentación de una gran planta de procesamiento químico en Rotterdam (Países Bajos), conoció la complejidad de la certificación durante un proyecto de modernización de la planta. Su equipo necesitaba prensaestopas IS para las nuevas instalaciones de analizadores, pero descubrió que los productos de su proveedor actual sólo tenían certificación ATEX, mientras que sus barreras de seguridad requerían Certificación IECEx⁵ parámetros de la entidad para los cálculos del sistema. El desajuste habría requerido costosos cambios en las barreras de seguridad o el rediseño del sistema. Proporcionamos prensaestopas IS con certificaciones ATEX e IECEx, incluida la documentación adecuada de los parámetros de entidad, lo que permitió una integración perfecta con sus sistemas de seguridad existentes y el cumplimiento de todos los requisitos normativos europeos.

¿Cómo se seleccionan los prensaestopas IS para las distintas aplicaciones?

La selección de prensaestopas IS requiere analizar los parámetros del circuito, la clasificación de zonas peligrosas, las condiciones ambientales y los requisitos de las barreras de seguridad para elegir las certificaciones, los parámetros eléctricos, los materiales y las características de construcción adecuados que mantengan la integridad de la seguridad intrínseca para aplicaciones específicas.

Las distintas aplicaciones IS tienen requisitos únicos que afectan a la selección de los prensaestopas y a las consideraciones de integración del sistema.

Aplicaciones de instrumentación de procesos

Transmisores de presión: Los transmisores de presión IS requieren prensaestopas con baja capacitancia y una puesta a tierra adecuada de la pantalla para mantener la integridad de la señal al tiempo que se preserva el rendimiento de la barrera de seguridad en aplicaciones de Zona 1.

Sensores de temperatura: Los circuitos de RTD y termopar necesitan prensaestopas IS con efectos térmicos mínimos y un aislamiento adecuado para evitar errores de medición al tiempo que se mantiene la integridad del circuito IS.

Caudalímetros: Los caudalímetros electromagnéticos y ultrasónicos requieren prensaestopas IS con compatibilidad EMC y disposiciones de puesta a tierra adecuadas para evitar interferencias manteniendo las barreras de seguridad.

Instrumentos analíticos: Los cromatógrafos y analizadores de gases necesitan prensaestopas IS con una resistencia ultrabaja a las fugas y la contaminación para realizar mediciones precisas en entornos peligrosos.

Integración de sistemas de control

Integración DCS: Los sistemas de control distribuidos requieren prensaestopas IS compatibles con tipos de barreras de seguridad y protocolos de comunicación específicos, manteniendo al mismo tiempo la integridad IS de todo el sistema.

Sistemas PLC: Los controladores lógicos programables con módulos de E/S IS necesitan prensaestopas que admitan la comunicación digital a la vez que proporcionan un aislamiento y una compatibilidad electromagnética adecuados.

Sistemas instrumentados de seguridad: Los sistemas de seguridad con clasificación SIL requieren prensaestopas IS con clasificaciones de fiabilidad y características de modo de fallo adecuadas que respalden los niveles generales de integridad de la seguridad del sistema.

Sistemas inalámbricos: Los transmisores inalámbricos IS necesitan prensaestopas que se adapten a las conexiones de antena manteniendo el rendimiento de RF y los requisitos de seguridad intrínseca.

Consideraciones medioambientales y de instalación

Plataformas marinas: Los entornos marinos requieren prensaestopas IS con una resistencia superior a la corrosión, normalmente de acero inoxidable con las certificaciones adecuadas para niebla salina y condiciones climáticas extremas.

Procesamiento químico: Los entornos químicos agresivos necesitan prensaestopas IS con materiales y revestimientos especializados que resistan productos químicos específicos y, al mismo tiempo, mantengan los parámetros eléctricos y las certificaciones.

Aplicaciones de alta temperatura: Las refinerías y las plantas petroquímicas pueden necesitar prensaestopas IS con mayor temperatura nominal y estabilidad térmica para las instalaciones de equipos de proceso en caliente.

Entornos de vibración: Las estaciones de compresión y los equipos giratorios requieren prensaestopas IS con mayor resistencia mecánica y a las vibraciones para evitar que se aflojen o fallen.

Compatibilidad con el tipo de cable

Tipo de cable	Consideraciones sobre la SI	Requisitos de la glándula	Aplicaciones típicas
Instrumentación	Baja capacitancia crítica	Parámetros de entidad especificados	Transmisores, analizadores
Termopar	Efectos térmicos mínimos	Diseño de baja masa térmica	Medición de la temperatura
Fibra óptica	Mantenimiento del aislamiento	Construcción no conductora	Datos de alta velocidad
Blindado	Continuidad terrestre	Terminación correcta de la armadura	Entornos hostiles

Cables multinúcleo: Las aplicaciones IS con múltiples circuitos requieren prensaestopas que proporcionen una separación y aislamiento adecuados entre los diferentes circuitos IS dentro de la misma entrada de cables.

Cables híbridos: Las combinaciones de potencia y señal en aplicaciones IS necesitan prensaestopas especializados que mantengan un aislamiento adecuado y, al mismo tiempo, se adapten a los distintos tipos de conductores y requisitos de aislamiento.

¿Cuáles son los requisitos de instalación y mantenimiento?

La instalación y el mantenimiento de los prensaestopas IS requieren un estricto cumplimiento de los requisitos de certificación, procedimientos adecuados de puesta a tierra, programas de inspección periódica y prácticas de documentación para garantizar el cumplimiento continuado de las normas de seguridad intrínseca y los requisitos reglamentarios.

La instalación y el mantenimiento correctos son fundamentales, ya que los procedimientos inadecuados pueden comprometer la integridad de los sistemas IS y crear riesgos para la seguridad.

Buenas prácticas de instalación

Cumplimiento de la certificación: Todos los procedimientos de instalación deben seguir las instrucciones de instalación certificadas para mantener las aprobaciones de prensaestopas IS y la integridad de la seguridad del sistema durante todo el proceso de instalación.

Procedimientos de puesta a tierra: Disposiciones adecuadas de puesta a tierra de acuerdo con las normas IS y los códigos eléctricos locales, garantizando la seguridad sin comprometer los requisitos de aislamiento de circuitos IS.

Especificaciones de par: Aplicación precisa del par de apriete de acuerdo con las especificaciones del fabricante para garantizar un sellado y un contacto eléctrico adecuados sin dañar los componentes ni las certificaciones del prensaestopas IS.

Sellado ambiental: Técnicas de sellado adecuadas para mantener las clasificaciones IP y evitar la entrada de humedad o contaminantes que puedan afectar a los parámetros del circuito IS o al rendimiento de la seguridad.

Requisitos de inspección y ensayo

Inspecciones visuales: Programas regulares de inspección visual para identificar daños físicos, corrosión o deterioro que puedan afectar al rendimiento o a la integridad de seguridad del prensaestopas IS.

Pruebas eléctricas: Verificación periódica de los parámetros eléctricos, incluidas las pruebas de resistencia del aislamiento, continuidad y conexión a tierra, para garantizar el cumplimiento continuado de los requisitos IS.

Verificación de la certificación: Revisión periódica de la documentación de certificación y el estado de cumplimiento para garantizar la validez continua y el cumplimiento de la normativa durante toda la vida útil.

Vigilancia medioambiental: Evaluación de las condiciones ambientales que podrían afectar al rendimiento de los prensaestopas IS, incluidas la temperatura, la humedad, la exposición a productos químicos y la tensión mecánica.

Documentación y registro

Registros de instalación: Documentación detallada de la instalación de prensaestopas IS, incluidos los números de certificación, los procedimientos de instalación, los resultados de las pruebas y la verificación del cumplimiento de los requisitos normativos y de seguros.

Registros de mantenimiento: Registros de mantenimiento exhaustivos que incluyan los resultados de las inspecciones, los datos de las pruebas, las reparaciones y las sustituciones para demostrar la conformidad continua y respaldar el análisis de fiabilidad.

Gestión del cambio: Documentación y procedimientos de aprobación adecuados para cualquier cambio en las instalaciones de prensaestopas IS que pueda afectar a la integridad de la seguridad o al cumplimiento de la certificación.

Procedimientos de emergencia: Procedimientos claros para responder a fallos o daños en los prensaestopas IS que puedan comprometer los sistemas de seguridad o crear condiciones peligrosas.

Conclusión

La selección de prensaestopas para sistemas de seguridad intrínseca requiere un profundo conocimiento de los principios de seguridad intrínseca, los requisitos de certificación y consideraciones específicas de la aplicación. El éxito depende de la elección de componentes debidamente certificados con los parámetros eléctricos adecuados y de la aplicación de procedimientos correctos de instalación y mantenimiento que preserven la integridad de la seguridad durante toda la vida útil del sistema.

Lo que está en juego en las aplicaciones de seguridad intrínseca es literalmente de vida o muerte, por lo que la selección e implementación adecuadas de los prensaestopas es fundamental para la seguridad del personal y el cumplimiento de la normativa. En Bepto, comprendemos la importancia crítica de la seguridad intrínseca y proporcionamos prensaestopas IS certificados con la documentación y el soporte técnico adecuados para garantizar instalaciones seguras y conformes. Nuestro equipo trabaja en estrecha colaboración con ingenieros de seguridad para garantizar la selección e implementación adecuadas de los prensaestopas IS que mantienen la integridad de la seguridad al tiempo que cumplen los requisitos operativos.

Preguntas frecuentes sobre los prensaestopas de seguridad intrínseca

1. Conozca los principios fundamentales de la seguridad intrínseca y cómo previene las explosiones. ↩

2. Explore una guía técnica sobre el aislamiento galvánico y su papel en la protección de los circuitos de seguridad. ↩

3. Consulte una guía detallada en la que se explican los sistemas de zonas y divisiones para clasificar las ubicaciones peligrosas. ↩

4. Comprender la definición de "aparato simple" y por qué estos dispositivos no requieren certificación. ↩

5. Lea una descripción general del sistema de certificación internacional IECEx de una fuente oficial. ↩