Normas y certificaciones de zona peligrosa de Europa y el resto del mundo
Las normas utilizadas en la mayoría de los países fuera de Norteamérica son IEC / CENELEC. La IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) ha establecido amplias normas para el equipo y la clasificación de las áreas. El CENELEC (Comité Europeo de Normalización Electrotécnica) es un grupo de racionalización que utiliza normas IEC como base y las armoniza con todas las normas de los países miembros. La marca CENELEC está aceptada en todos los países de la Comunidad Europea (CE).
Todos los países de la UE también tienen organismos directivos que establecen normas adicionales para productos y métodos de cableado. Los gobiernos o bien laboratorios externos de todos los países miembros de la UE prueban y aprueban productos según la normativa IEC y/o CENELEC. Los métodos de cableado cambian incluso bajo las normas de CENELEC sobre todo con respecto al uso de cable, cable blindado y el tipo de cable o conducto blindado. Las normas pueden cambiar dentro de un país y referido como Diferencias Nacionales dependiendo de la ubicación y de quién construya la instalación. Los aparatos certificados llevan la marca “Ex”.
Países miembros de CENELEC:
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Alemania
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Eslovenia |
Irlanda |
Polonia |
| Austria |
Estonia |
Italia |
Portugal |
| Bélgica |
España |
Letonia |
Rumania |
| Bulgaria |
Finlandia |
Lituania |
Suecia |
| Chipre |
Francia |
Luxemburgo |
Suiza |
| Croacia |
Grecia |
Malta |
Reino Unido |
| Dinamarca |
Hungría |
Noruega |
República Checa |
| Eslovaquia |
Islandia |
Países Bajos |
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ATEX
ATEX = ATmósferas EXplosivas
Hay dos directivas europeas con carácter de ley desde julio de 2003 que detallan a los fabricantes y a los usuarios las obligaciones en relación con el diseño y el uso de aparatos en atmósferas peligrosas.
Las directivas ATEX establecen los estándares MÍNIMOS para fabricantes y empresarios con respecto a las atmósferas explosivas. Es responsabilidad del empresario llevar a cabo una evaluación del riesgo de explosión y de tomar las medidas necesarias de cara a eliminar o reducir este riesgo.
Directiva ATEX 94/9/EC, artículo 100a
El artículo 100a describe las responsabilidades de los fabricantes:
• Los requisitos de los equipos y de los sistemas de protección diseñados para el uso en atmósferas potencialmente explosivas (por ejemplo, los detectores de gas).
• Los requisitos de los dispositivos de seguridad y de control diseñados para su uso fuera de atmósferas potencialmente explosivas pero necesarios para el funcionamiento seguro del equipo y de los sistemas de protección (por ejemplo, los controladores).
• La clasificación de los grupos de equipos en categorías
• Los requisitos esenciales de seguridad y salud (EHSR). En relación con el diseño y construcción de equipos y sistemas.
Para cumplir con la directiva ATEX, el equipo debe:
• mostrar una marca CE.
• tener la necesaria certificación de zona peligrosa.
• cumplir un estándar de rendimiento reconocido, por ejemplo EN60079-29-1 para los detectores de gases inflamables (aplicación específica).
La clasificación de las áreas peligrosas se ha redefinido en la directiva de ATEX
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Marcas en los equipos
Directiva ATEX 1992/92/EC, artículo 137
El artículo 137 describe las responsabilidades del empresario. Las nuevas plantas deben cumplir la normativa desde julio de 2003. Las plantas existentes deben cumplir la normativa desde julio de 2006. En el Reino Unido, esta directiva (también conocida como la directiva de “Uso”) la aplica el HSE (Health and Safety Executive) como la normativa de sustancias peligrosas y atmósferas explosivas (DSEAR) de 2002.
Éste establece que:
Evaluación de riesgos de explosión
El empresario debe llevar a cabo una evaluación de riesgos que incluya:
1. Probabilidad de atmósfera explosive
Clasificación de zona
2. Probabilidad de fuente de ignición
Categorías de los equipos
3. Naturaleza de los materiales inflammables
Grupos de gases, temperatura de ignición (número de
identificación de temperatura), gas, vapor, neblinas de vapor y polvos
4. Escala del efecto de explosion
Personal, planta, entorno
ATEX Additional Markings
Señal de advertencia de atmósfera explosiva
El empresario debe marcar puntos de entrada en los lugares donde se pueden producir atmósferas explosivas con señales distintivas:
Al llevar a cabo la evaluación del riesgo de explosión, el empresario redactará un documento de protección contra explosiones en el que se demuestre lo siguiente:
• Se han determinado y evaluado los riesgos de explosión
• Se tomarán medidas para alcanzar los objetivos de la directiva
• Los lugares se han clasificado por zonas
• Los lugares en los que se aplicarán los requisitos mínimos
• El lugar de trabajo y el equipo están diseñados, funcionan y tienen el mantenimiento adecuado para cumplir con los requisitos de seguridad
El empresario puede combinar evaluaciones de riesgo de explosión, documentos o informes equivalentes realizados bajo otras leyes de la comunidad. Este documento debe ser revisado con cambios significativos, ampliaciones o transformaciones.
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Clasificación de zona
No todas las zonas de un emplazamiento o planta industrial se consideran igual de peligrosas. Por ejemplo, una mina de carbón subterránea se considera siempre una zona de máximo riesgo porque puede haber algo de gas metano presente. Por otra parte, una fábrica donde el metano se almacena ocasionalmente en depósitos de almacenamiento sólo se consideraría potencialmente peligrosa en el área circundante a los depósitos o en cualquier tubería de conexión. En este caso, sólo es necesario tomar precauciones en dichas áreas en las que es razonable esperar que se produzca una fuga de gas.
Para aportar alguna regulación a la industria, ciertas áreas (o “zonas”) se han clasificado según su probabilidad de riesgo. Las tres zonas se han clasificado de la siguiente forma:
ZONA 0
En la que una mezcla de aire/gas explosiva está presente continuamente, o presente durante largos períodos
ZONA 1
En la que una mezcla de aire/gas explosiva es probable que tenga lugar durante el funcionamiento normal de la planta
ZONA 2
En la que una mezcla de aire/gas explosiva no es probable que tenga lugar durante el funcionamiento normal
En Norteamérica, la clasificación más usada (NEC 500) incluye sólo dos tipos, conocidos como “divisiones”.
La división 1 es equivalente a las dos zonas europeas 0 y 1 combinadas, mientras que la división 2 es equivalente aproximadamente a la zona 2.
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Diseño de aparato
Para garantizar el funcionamiento seguro del equipo eléctrico en atmósferas inflamables, se han introducido ahora varias normas de diseño. Estas normas de diseño tiene que seguirlas el fabricante del aparato vendido para el uso en un área peligrosa y deben certificar que cumplen la norma adecuada para su uso. Igualmente, el usuario es responsable de asegurar que sólo se utiliza el equipo diseñado correctamente en el área peligrosa.
Para el equipo de detección de gas, las dos clases más utilizadas de diseño de seguridad eléctrica son “antideflagración” (a veces conocidas como “a prueba de explosión” y con un símbolo de identificación Ex d) y “seguridad intrínseca” con el símbolo Ex i.
El aparato antideflagración se ha diseñado de manera que su caja sea lo suficientemente robusta como para soportar una explosión interna de gas inflamable sin sufrir daños, lo cual podría producir la ignición accidental de una mezcla de aire/combustible explosivo dentro del equipo. Las dimensiones de las aberturas de la caja antideflagración (por ejemplo, una junta de collarín) se deben calcular para que una llama no se pueda propagar a la atmósfera exterior.
El aparato de seguridad intrínseca se ha diseñado de manera que la energía interna máxima y el cableado de interconexión se mantengan por debajo de lo que sería necesario para producir la ignición mediante chispas o efectos de calentamiento, en caso de que se produzca un fallo interno o un fallo en un equipo conectado. Hay dos tipos de protección de seguridad intrínseca. El más elevado es Ex ia que es adecuado para su uso en las zonas 0, 1 y 2, y Ex ib que es adecuado para su uso en las zonas 1 y 2. El aparato antideflagración sólo se puede utilizar en las zonas 1 y 2.
La seguridad reforzada (Ex e) es un método de protección en el que se aplican los procedimientos adicionales para proporcionar seguridad adicional a un aparato eléctrico. Es adecuado para los equipos en el que ninguna pieza puede producir arcos ni chispas, ni supere la temperatura límite en el funcionamiento normal.
Una norma más, Ex m (encapsulado) es un medio para obtener seguridad mediante el encapsulado de distintos componentes o circuitos completos. Algunos productos ahora disponibles obtienen la certificación de seguridad por medio del uso de una combinación de diseños de seguridad para piezas discretas. Por ejemplo, Ex e para cámaras de terminal, Ex i para envolventes de circuito, Ex m para componentes electrónicos encapsulados y Ex d para cámaras que pueden contener un gas peligroso.
Normas de diseño de zona peligrosa
Ex s no se utiliza en las normas más recientes pero se puede encontrar en el equipo anterior todavía en uso.
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Clasificación de aparato
Tal como se define en la norma número EN60079-0 (del Committee European de Normalisation Electrotechnique (CENELEC), el equipo que se usa en atmósferas potencialmente explosivas se divide en dos grupos de aparatos:
Grupo I
para minas que son propensas al grisú (metano)
Grupo II
para lugares con una atmósfera potencialmente explosiva, diferentes a las minas del Grupo I
El Grupo II cubre claramente una gran variedad de atmósferas potencialmente explosivas e incluye muchos gases o vapores que constituyen muchos grados diferentes de riesgo. Por lo tanto, para separar más claramente las diferentes características de diseño que se necesitan al usar un determinado gas o vapor, los gases del Grupo II están subdivididos como se indica en la tabla. El acetileno se considera a menudo tan inestable que se menciona de forma separada, aunque se incluye dentro de los gases del Grupo II. Se puede encontrar un listado más completo de los gases en norma europea EN60079-20.
La clasificación por tipo de temperatura para los equipos de seguridad es también muy importante en la selección de dispositivos para detectar un gas o una mezcla de gases. En una mezcla de gases, siempre es aconsejable tomar el “peor caso” de cualquiera de los gases de la mezcla. La clasificación de temperatura está relacionada con la temperatura de superficie máxima que es admisible para un aparato. Esto asegura que no supere la temperatura de ignición de los gases o vapores con los que entra en contacto.
El rango varía de T1 (450 °C) hasta T6 (85 °C). El aparato certificado se prueba según los gases o vapores específicos con los que se puede usar. Tanto el grupo de aparatos como la clasificación de temperatura se indican en el certificado de seguridad y en el mismo aparato.
La temperatura y los códigos T son iguales en Norteamérica y la IEC. Sin embargo, a diferencia de la IEC, Norteamérica incluye valores graduales, como se muestra a continuación.
Clase de temperatura
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Protección contra entrada para cajas
Las clasificaciones codificadas se utilizan ampliamente para indicar el grado de protección proporcionado por una caja frente a la entrada de líquidos y materiales sólidos. Esta clasificación también cubre la protección de personas frente al contacto con cualquier pieza móvil que se encuentre dentro de la caja. Debe recordarse que se trata de una clasificación adicional y no una alternativa a las clasificaciones de protección para equipos eléctricos que se utilizan en zonas peligrosas.
En Europa la designación utilizada para indicar la protección contra entrada consta de las letras IP seguidas de dos “Números característicos” que indican el grado de protección. El primer número indica el grado de protección para las personas frente al contacto con las piezas móviles internas y el segundo número muestra la protección de la caja frente a la entrada de agua. Por ejemplo, una caja con una clasificación de IP65 proporcionaría protección completa para evitar el contacto con piezas móviles, la entrada de polvo y la entrada de agua pulverizada o en chorro. Su uso sería adecuado para equipos de detección de gas como controladores, pero debe tenerse cuidado para asegurar que los componentes electrónicos se enfríen adecuadamente. La clasificación IP de dos dígitos es una forma abreviada utilizada más habitualmente en Gran Bretaña. La versión internacional completa tiene tres dígitos después de las letras IP en lugar de dos, por ejemplo, “IP653”. El tercer dígito es resistente frente a impactos. Los significados de los números se proporcionan en la tabla siguiente.
Códigos IP (IEC/EN 60529)
En Norteamérica las cajas se miden usando el sistema NEMA. La siguiente tabla proporciona una comparación aproximada de las clasificaciones NEMA con las clasificaciones IP.
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Niveles integrales de seguridad (SIL)
La certificación se ha preocupado esencialmente por la seguridad de un producto en su entorno de trabajo, es decir, que no pueda provocar riesgos por sí mismo. El proceso de certificación ahora ha cambiado (especialmente en Europa desde la introducción de la norma ATEX asociada con los dispositivos relacionados con la seguridad) para incluir también la medida y el rendimiento físico del producto. Los SIL añaden una nueva dimensión puesto que se ocupan de la seguridad del producto en cuanto a que sea capaz de realizar su función de seguridad cuando sea necesario (ref: requisitos de los fabricantes IEC 61508). Esto está siendo cada vez más solicitado puesto que a los diseñadores de las instalaciones y a los operarios se les pide que diseñen y documenten sus sistemas instrumentados de seguridad (ref: requisitos de los usuarios IEC 61511).
Las normas individuales aplicables a tipos específicos de equipos se están desarrollando a partir de IEC61508. Para los equipos de detección de gas, la correspondiente norma es EN50402:2005+A1:2008 de aparatos eléctricos para la detección y medición de gases combustibles y tóxicos, vapores u oxígeno.
Requisitos de la seguridad funcional de los sistemas fijos de detección de gas.
Controlar la seguridad es reducir el riesgo. Todos los procesos tienen un factor de riesgo. El objetivo es reducir el riesgo al 0%. Si somos realistas, esto no es posible, por lo que se ha establecido un nivel de riesgo aceptable que es “tan bajo como razonablemente práctico” (ALARP). El diseño y la especificación de una planta segura es el factor de reducción de riesgo más importante. Los procedimientos de funcionamiento seguros reducen el riesgo tanto como lo hace un sistema de mantenimiento completo. Los E/E/PES (sistemas eléctricos/electrónicos/electrónicos programables) son la última línea de defensa en la prevención de accidentes. SIL es una medida cuantificable de la capacidad de seguridad de los E/E/PES. En las aplicaciones normales, esto se relaciona con los sistemas de fuego y gas (detectores, lógica y actuaciones y anuncios de seguridad).
Se sabe que todos los equipos tienen modos de fallo. El aspecto clave es ser capaz de detectar cuándo ocurren los fallos y tomar las acciones oportunas. En algunos sistemas, se puede aplicar la redundancia para retener una función. En otros, se puede emplear la autocomprobación para obtener el mismo efecto. El objetivo principal del diseño es evitar una situación en la que no se detecte un fallo que impide que el sistema lleve a cabo su función de seguridad. Hay una diferencia importante entre fiabilidad y seguridad. Un producto que parece ser fiable puede tener modos ocultos de fallo mientras que una pieza de un equipo que parece revelar un gran número de fallos puede ser más segura ya que nunca o casi nunca se encuentra en condiciones de no cumplir su función o no ha anunciado su incapacidad de hacerlo.
Hay 4 niveles definidos de SIL. En general, cuanto más alto sea el nivel de SIL, mayor será el número de modos de fallo que tienen cabida. Para los sistemas de fuego y gas, los niveles se definen en términos de “probabilidad media de fallo para realizar la función prevista que se le pide”.
Muchos productos de detección de gas y fuego actuales se diseñaron mucho antes de la introducción de SIL y, por lo tanto, en la evaluación individual no pueden alcanzar una clasificación SIL o sólo pueden alcanzar una muy baja. Este problema se puede superar con técnicas, como la disminución de los intervalos de prueba o la combinación de sistemas con diferentes tecnologías (con lo que se eliminan los modos de fallo habituales) para incrementar la clasificación SIL real.
Para que un sistema seguro alcance un SIL específico, se debe tener en cuenta la suma de la PFD media.
Para SIL 2
PFD (Sensor) + PFD (Lógica) + PFD (Actuador) < 1x10-2
La selección de SIL requerida para la instalación se debe hacer conjuntamente con el nivel de control de seguridad en el mismo diseño del proceso. Los E/E/PES no se deben considerar como el sistema de seguridad principal. El diseño, el funcionamiento y el mantenimiento son la combinación más importante para la seguridad de cualquier proceso industrial.
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