NBR IEC 60079-25

NORMA BRASILEIRA

ABNT NBR IEC 60079-25 Primeira edição 08.07.2009 Válida a partir de 08.08.2009

Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 25: Sistemas intrinsecamente seguros Electrical apparatus for explosive gas atmosphere atmospheres s Part 25: Intrinsically safe system

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ICS 29.260.20

ISBN 978-85-07-01621-2

Número de referência ABNT NBR IEC 60079-25:2009 56 páginas

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Sumário

Página

Prefácio Nacional....................................................................................................................................................... Nacional.............................................................................................................................. ......................... iv 1

Escopo............................................................................................................................................................1

2

Referências normativas ................................................................................. ................................................................................................................................1 ...............................................1

3

Definições.......................................................................................................................................................1

4

Documentação descritiva do sistema ................................................................................... .........................................................................................................2 ......................2

5

Seleção do grupo e classificação ............................................................................................. ................................................................................................................3 ...................3

6 6.1 6.2 6.3

Categorias do sistema ..................................................................................... ..................................................................................................................................3 .............................................3 Generalidades .................................................................................. Generalidades ................................................................................................................................................3 ..............................................................3 Categoria “ia”............................................................................................................. “ia”.................................................................................................................................................3 ....................................3 Categoria “ib” ................................................................................. ................................................................................................................................................4 ...............................................................4

7

Temperatura ambiente nominal ................................................................................................. ...................................................................................................................4 ..................4

8

Fiação de campo............................................................................. campo............................................................................................................................................4 ...............................................................4

9

Aterramento e ligação com sistema equipotencial de sistemas intrinsecamente seguros .................. 4

10

Proteção contra descargas atmosféricas e outros surtos elétricos elétricos........................................................5 ........................................................5

11 11.1 11.2 11.3 11.4

Avaliação de um sistema intrinsecamente seguro ................................................................................. .................................................................................... ...5 5 Generalidades .................................................................................. Generalidades ................................................................................................................................................5 ..............................................................5 Análise de circuitos indutivos......................................................................................... indutivos......................................................................................................................8 .............................8 Falhas na fiação de campo...........................................................................................................................8 Verificações e ensaios de tipo ............................................................................................ .....................................................................................................................8 .........................8

12

Marcação ................................................................................................ ........................................................................................................................................................8 ........................................................8

Anexo A (normativo) Avaliação de um sistema simples intrinsecamente intrinsecamente seguro............................................... seguro............................................... 9 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

Anexo B (normativo) Avaliação de circuitos com mais de uma fonte de alimentação ..................................... 11 Anexo C (informativo) Interconexão de circuitos intrinsecamente seguros lineares e não lineares...............14 C.1 Introdução .......................................................................................... ....................................................................................................................................................14 ..........................................................14 C.2 Tipos básicos de circuitos não-lineares .................................................................................. ...................................................................................................18 .................18 C.2.1 Parâmetros Parâmetros ....................................................................................... ...................................................................................................................................................18 ............................................................18 C.2.2 Informações fornecidas nos certificados .................................................................................... ................................................................................................. .............19 19 C.3 Interconexão de circuitos intrinsecamente seguros com mais de uma fonte fonte......................................2 ......................................2 2 C.3.1 Determinação da característica de saída resultante................................................................................22 C.3.2 Avaliação de segurança da interconexão e determinação de capacitância e indutância máxima permissível .............................................................................................. ...................................................................................................................................................22 .....................................................22 C.3.3 Comentários suplementares sobre o procedimento utilizando as características de saída .............. 23 C.4 Exemplo ilustrativo de um procedimento utilizando características de saída .....................................24 C.5 Resumo.........................................................................................................................................................29 C.6 Diagramas ........................................................................................ ....................................................................................................................................................29 ............................................................29 Anexo D (normativo) Verificação dos dos parâmetros parâmetros indutivos indutivos ...............................................................................50 Anexo E (informativo) Formato sugerido para diagramas descritivos e para diagramas de i nstalação de sistemas intrinsecamente seguros............................................................................................................ seguros............................................................................................................52 52 Anexo F (informativo) Proteção contra surtos surtos em um circuito intrinsecamente seguro ..................................55 F.1 Geral..............................................................................................................................................................55 F.2 Instalações a serem protegidas ............................................................................................. .................................................................................................................55 ....................55 F.3 Surtos induzidos por raios ................................................................................................. .........................................................................................................................55 ........................55 F.4 Medidas preventivas ............................................................................................... ...................................................................................................................................55 ....................................55 F.5 Documentação adicional ............................................................................................. ............................................................................................................................56 ...............................56 F.6 Proteção adicional.............................................................................................................. adicional.......................................................................................................................................5 .........................5 6

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Prefácio Nacional A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidade, laboratório e outros). Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras das Diretivas ABNT, Parte 2. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) chama atenção para a possibilidade de que alguns dos elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT não deve ser considerada responsável pela identificação de quaisquer direitos de patentes. A ABNT NBR IEC 60079-25 foi elaborada no Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), pela Comissão de Estudo de Equipamentos para Atmosfera Explosiva com Tipo de Proteção por Intrínseca Ex “i”, Sistemas Ex "i", Fieldbus Ex “i” (FISCO) e proteção de equipamentos e de sistemas de transmissão utilizando radiação óptica (CE-03:031.04). O Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital n 05, de 11.05.2009 a 09.06.2009, com o número de Projeto 03:031.04-007. º

Esta Norma é uma adoção idêntica, em conteúdo técnico, estrutura e redação, à IEC 60079-25:2003 (Edição 1.0), que foi elaborada pelo Technical Committee TC-31 – Equipment for Explosive Atmospheres da IEC, conforme ISO/IEC Guide 21-1:2005. A aplicação desta Norma não dispensa o respeito aos regulamentos de órgãos públicos que a instalação e os equipamentos devem satisfazer. Podem ser citadas como exemplos de regulamentos de órgãos públicos, as Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho e Emprego e as Portarias Ministeriais elaboradas pelo Inmetro contendo o Regulamento de Avaliação da Conformidade (RAC) para equipamentos elétricos para atmosferas explosivas, nas condições de gases e vapores inflamáveis e poeiras combustíveis. 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

O Escopo desta Norma Brasileira em inglês é o seguinte: Scope This part of IEC 60079 contains the specific requirements for construction and assessment of intrinsically safe electrical systems, type of protection “i”, intended for use, as a whole or in part, in explosive atmospheres in Group II locations. This standard is intended for use by the designer of the system who may be a manufacturer, a specialist consultant or a member of the end-user’s staff. This Standard supplements IEC 60079-11, the requirements of which apply to electrical apparatus used in intrinsically safe electrical systems. The installation requirements of a Group II system designed in accordance with this standard are specified in ABNT NBR IEC 60079-14.

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Equipamentos elétricos para atmosferas explosivas Parte 25: Sistemas intrinsecamente seguros

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Escopo

Esta parte da ABNT NBR IEC 60079 contém requisitos específicos para projeto e avaliação de sistemas intrinsecamente seguros, tipo de proteção “i”, destinados a serem utilizados, integralmente ou em parte, em atmosferas explosivas do Grupo II. Esta Norma é destinada aos projetistas destes sistemas. Estes podem ser os fabricantes, consultores especialistas ou profissionais da estrutura do usuário final. 1.1

Esta Norma complementa a IEC 60079-11 nos requisitos aplicáveis aos equipamentos elétricos utilizados em sistemas intrinsecamente seguros. 1.2

Os requisitos de instalação de sistemas do Grupo II projetados de acordo com esta Norma são especificados na ABNT NBR IEC 60079-14. 1.3

2

Referências normativas

Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste Documento. Para referências datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas). ABNT NBR IEC 60079-0, Atmosferas explosivas – Parte 0: Equipamentos – Requisitos gerais ABNT NBR IEC 60079-14 Atmosferas explosivas – Parte 14: Projeto, seleção e montagem de instalações elétricas 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

IEC 60060-1, High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements IEC 60079-11:1999, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres – Part 11: Intrinsic safety “i”

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Definições

Para os efeitos deste documento, as seguintes definições, específicas para sistemas elétricos intrinsecamente seguros, se aplicam. Elas complementam as definições dadas nas ABNT NBR IEC 60079-0 e IEC 60079-11. 3.1 sistema elétrico intrinsecamente seguro

conjunto de equipamentos elétricos interconectados conforme documentos descritivos do sistema, no qual os circuitos ou partes destes, destinados a utilização em atmosferas explosivas, são circuitos intrinsecamente seguros 3.1.1 sistema elétrico intrinsecamente seguro certificado

sistema elétrico conforme 3.1 para o qual foi emitido um certificado confirmando que o sistema atende aos requisitos desta Norma


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3.1.2 sistema elétrico intrinsecamente seguro não certificado

sistema elétrico conforme 3.1 para o qual o conhecimento dos parâmetros elétricos dos componentes do sistema, tais como equipamento elétrico intrinsecamente seguro certificado, equipamento associado certificado e equipamento simples, e o conhecimento dos parâmetros físicos e elétricos da fiação1) de interconexão permitem a inequívoca verificação de que a segurança intrínseca é preservada 3.2 documento descritivo do sistema

documento no qual os equipamentos elétricos, seus parâmetros elétricos e a fiação de interconexão são especificados 3.3 projetista do sistema

pessoa responsável pelo documento descritivo do sistema, com a competência necessária e autorizado a realizar todas as tarefas pertinentes e a assumir as responsabilidades inerentes em nome do empregador 3.4 máxima capacitância de cabo (C c)

máxima capacitância do cabo de interligação que pode ser conectada em um circuito intrinsecamente seguro sem invalidar a segurança intrínseca 3.5 máxima indutância de cabo (Lc)

máxima indutância do cabo de interligação que pode ser conectada em um circuito intrinsecamente seguro sem invalidar a segurança intrínseca 3.6 máxima relação entre a indutância e a resistência do cabo (Lc /R c) valor máximo da relação entre a indutância (Lc) e a resistência (R c) do cabo de interligação que pode ser

conectada em um circuito intrinsecamente seguro sem invalidar a segurança intrínseca 3.7 fonte de alimentação linear 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

fonte de alimentação cuja corrente de saída disponível é determinada por um resistor. A tensão de saída diminui linearmente com o aumento da corrente de saída 3.8 fonte de alimentação não linear

fonte de alimentação com relação não linear entre a tensão e a corrente de saída EXEMPLO

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Fonte com tensão de saída constante até o limite de corrente controlada por semicondutores.

Documentação descritiva do sistema

Uma documentação descritiva deve ser criada para todos os sistemas. A documentação descritiva deve fornecer uma análise adequada do nível de segurança proporcionado pelo sistema. O Anexo E contém exemplos de diagramas típicos, os quais ilustram os requisitos da documentação descritiva do sistema. Os requisitos mínimos são os seguintes: a)

diagrama de malha listando todos os equipamentos do sistema;

1) NOTA DA TRADUÇÃO: Para as finalidades desta Norma, o termo “fiação” é considerado como sendo um termo genérico que define e engloba, de forma abrangente, todas as interligações elétricas e os meios utilizados para estas interligações, exceto as trilhas de circuitos impressos.

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b)

identificação do subgrupo, classe de temperatura, categoria e faixa de temperatura ambiente de acordo com as Seções 5, 6 e 7;

c)

os requisitos e os parâmetros permitidos para a fiação de interligação de acordo com a Seção 8;

d)

detalhes dos pontos de aterramento e de ligação ao sistema equipotencial de acordo com a Seção 9. Quando dispositivos de proteção contra surtos são utilizados, uma análise de acordo com a Seção 10 também deve ser incluída;

e)

se aplicável, as justificativas das avaliações do equipamento como “equipamento simples” de acordo com a IEC 60079-11 devem ser incluídas. Nos casos em que diversos equipamentos simples são incluídos, a análise da somatória de seus parâmetros deve ser evidenciada;

f)

o documento descritivo do sistema deve ter uma identificação única;

g)

o projetista do sistema deve assinar e datar o documento.

5

Seleção do grupo e classificação

Sistemas elétricos intrinsecamente seguros devem ser inseridos no Grupo II de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-0. Para o sistema como um todo ou suas partes, deve ser informado o subgrupo apropriado. Para equipamentos aplicados em sistemas intrinsecamente seguros do Grupo II e instalados em áreas classificadas, deve ser atribuída uma classe de temperatura de acordo com as ABNT NBR IEC 60079-0 e IEC 60079-11. NOTA 1 Em sistemas elétricos intrinsecamente seguros do Grupo II, ou em suas partes, os subgrupos A, B, C podem ser diferentes dos indicados individualmente para os equipamentos intrinsecamente seguros e associados que formam o sistema.


NOTA 2 Partes diferentes do mesmo sistema elétrico intrinsecamente seguro podem ter diferentes subgrupos (A, B, C). Os equipamentos utilizados podem ter diferentes classes de temperatura e diferentes faixas de temperatura ambiente.

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Categorias do sistema

6.1 Generalidades

Cada parte do sistema elétrico intrinsecamente seguro destinado ao uso em áreas classificadas deve ser associada a uma categoria “ia” ou “ib” de acordo com a IEC 60079-11. O sistema completo não necessariamente necessita ser classificado em uma única categoria. A documentação descritiva deve especificar a categoria do sistema ou, quando necessário, a categoria de suas diferentes partes. NOTA Por exemplo, um instrumento “ib”, mas projetado para utilizar um sensor “ia”, tal como um instrumento de medição de pH com seu eletrodo, no qual a parte do sistema até o instrumento é “ib” e o eletrodo com sua conexão é “ia”.

A Seção 11 contém detalhes da avaliação exigida. 6.2 Categoria “ia”

Quando os requisitos aplicáveis para os equipamentos elétricos da categoria “ia” (ver 5.2 da IEC 60079-11) são atendidos por um sistema intrinsecamente seguro ou parte de um sistema considerado como uma entidade, este sistema ou parte deste deve ser considerado como sendo categoria “ia”.


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6.3 Categoria “ib”

Quando os requisitos aplicáveis para os equipamentos elétricos da categoria “ib” (ver 5.3 da IEC 60079-11) são atendidos por um sistema intrinsecamente seguro ou parte de um sistema considerado como uma entidade, este sistema ou parte deste deve ser considerado como sendo categoria “ib”.

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Temperatura ambiente nominal

Se uma parte ou todo o sistema intrinsecamente seguro for especificado como sendo apropriado para operações fora da faixa de temperatura ambiente de – 20 C e + 40 C, esta faixa diferente deve ser especificada na documentação descritiva do sistema.

8

Fiação de campo

Os parâmetros elétricos da fiação de interconexão dos quais a segurança intrínseca depende devem ser especificados na documentação descritiva do sistema. Alternativamente, um determinado tipo de cabo pode ser especificado e uma justificativa para a sua utilização deve ser incluída na documentação. Neste caso este cabo deve atender aos requisitos aplicáveis da ABNT NBR IEC 60079-14. Quando aplicável, a documentação descritiva do sistema também deve especificar os tipos de multicabos permitidos, conforme a ABNT NBR IEC 60079-14, que cada circuito específico pode utilizar. No caso particular quando falhas entre circuitos separados não são consideradas, deve ser incluída uma “nota” no diagrama de malhas do documento descritivo do sistema com os seguintes dizeres: “quando o cabo de interligação utiliza parte de um multicabo contendo outros circuitos intrinsecamente seguros, este cabo deve estar de acordo com os requisitos de um multicabo tipo A ou B conforme especificado na ABNT NBR IEC 60079-14.

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Aterramento e ligação com sistema equipotencial de sistemas intrinsecamente seguros

Em geral, um circuito intrinsecamente seguro deve estar flutuando ou estar ligado ao sistema equipotencial associado com a área classificada em somente um ponto. O nível de isolação requerido (exceto em um ponto) deve ser projetado para suportar 500 V no ensaio de isolação de acordo com 6.4.12 da IEC 60079-11. Quando este requisito não for atendido, então o circuito deve ser considerado aterrado naquele ponto. Mais de uma conexão ao terra é permitida no circuito, desde que o circuito seja dividido em subcircuitos galvanicamente isolados e cada qual esteja aterrado somente em um ponto. Blindagens devem ser conectadas a terra ou à estrutura de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-14. Quando um sistema é destinado à utilização em uma instalação onde diferenças potenciais significantes (maiores que 10 V) entre a estrutura e o circuito podem ocorrer, a técnica preferida é utilizar um circuito galvanicamente isolado de influências externas, tais como mudança no potencial do terra em alguma distância da estrutura. Precaução especial é requerida quando parte do sistema é destinada a utilização em áreas classificadas como zona 0. É recomendado que o documento descritivo do sistema indique claramente cada ponto ou pontos do sistema que são previstos a serem conectados ao sistema eqüipotencial da planta e qualquer requisito especial de tais ligações. Esta informação pode ser uma referência à ABNT NBR IEC 60079-14. O ponto ou os pontos nos quais o sistema intrinsecamente seguro são conectados ao sistema eqüipotencial da planta devem ser determinados de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-14.



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10 Proteção contra descargas atmosféricas e outros surtos elétricos Se uma análise de risco mostrar que uma instalação é particularmente suscetível a descargas atmosféricas ou outros surtos, precauções devem ser tomadas para evitar possíveis riscos. Se parte de um circuito intrinsecamente seguro for instalado em zona 0, de maneira que exista o risco de ocorrer diferenças de potenciais perigosas ou mesmo destrutivas dentro da zona 0, um dispositivo de proteção contra surto deve ser instalado. Proteção contra surto é requerida entre cada condutor do cabo, incluindo a blindagem e a estrutura, caso o condutor ainda não esteja ligado à estrutura. O dispositivo de proteção de surto deve ser instalado fora, porém o mais próximo possível ao limite da zona 0, preferivelmente dentro de 1 m. Proteção contra surto para equipamentos em zona 1 e zona 2 deve ser incluída no projeto dos sistemas para aplicação em áreas altamente suscetíveis a tais surtos. O dispositivo de proteção contra surtos deve ser capaz de desviar uma corrente de descarga com valor de pico mínimo de 10 kA (impulso de 8/20 s de acordo com IEC 60060-1 para 10 operações). A conexão entre o dispositivo de proteção e a estrutura local deve ter uma área de seção transversal mínima equivalente a 4 mm2 de cobre. O cabo entre o equipamento intrinsecamente seguro em zona 0 e o dispositivo de proteção de surto deve ser instalado de maneira que fique protegido de descargas atmosféricas. Qualquer dispositivo de proteção de surtos inserido em um circuito intrinsecamente seguro deve ter tipo de proteção adequado para o local da instalação. Considera-se que a utilização de dispositivos de proteção contra surtos que interligam o circuito e a estrutura via dispositivos não lineares, tais como tubos de descarga de gás e semicondutores, não afeta adversamente a segurança intrínseca de um circuito, desde que a corrente através do dispositivo seja inferior a 10 A, em operação normal. NOTA Se o ensaio de isolação de 500 V for realizado sob condições conhecidas, pode ser necessário desconectar o dispositivo de supressão de surto para não invalidar a medição.


A utilização de técnicas de supressão de surto em sistemas intrinsecamente seguros deve ser sustentada por uma análise adequadamente documentada em relação ao efeito de aterramento múltiplo indireto, considerando-se o critério citado acima. A capacitância e indutância do dispositivo de supressão de surto devem ser consideradas na avaliação do sistema intrinsecamente seguro. O Anexo F apresenta alguns aspectos do projeto de proteção contra surto de um sistema intrinsecamente seguro.

11 Avaliação de um sistema intrinsecamente seguro 11.1 Generalidades

Se um sistema contiver equipamentos que não atendam individualmente à IEC 60079-11, este sistema deve ser analisado como um todo. O sistema deve ser analisado como se fosse um único equipamento. Um sistema categoria “ia” deve ser analisado de acordo com os critérios de 5.2 da IEC 60079-11. Um sistema categoria “ib” deve ser analisado de acordo com os critérios de 5.3 da IEC 60079-11. Além das falhas no equipamento, as falhas da fiação de campo indicadas em 11.3 devem ser consideradas. NOTA 1 É reconhecido que a aplicação de falhas ao sistema como um todo é menos restritiva que a aplicação de falhas a cada equipamento; mesmo assim, é considerado que um nível de segurança aceitável é obtido.

Quando toda a informação necessária estiver disponível, é permitido aplicar a contagem de falhas ao sistema como um todo, mesmo utilizando equipamentos em conformidade com a IEC 60079-11. Esta é uma solução alternativa à mais usual da comparação direta das características de entrada e saída de equipamentos analisados ou ensaiados em separado. Quando um sistema contém somente equipamentos analisados e ensaiados individualmente de acordo com a IEC 60079-11, a compatibilidade de todos os equipamentos do sistema deve ser


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demonstrada. Falhas dentro do equipamento já foram consideradas e nenhuma consideração adicional destas falhas será necessária. Quando um sistema contém uma única fonte de alimentação, os parâmetros de saída da fonte já consideram possíveis falhas nos cabos, conseqüentemente estas falhas não precisam mais ser consideradas. O Anexo A contém detalhes adicionais da análise desses circuitos simples. Quando equipamentos podem interligar circuitos intrinsecamente seguros separados, por exemplo, uma termorresistência com duas resistências com enrolamentos separados, os circuitos interligados devem ser avaliados como um único circuito. Quando um sistema intrinsecamente seguro contém mais de uma fonte de alimentação linear, o efeito das fontes combinadas deve ser analisado. O Anexo B apresenta a análise a ser utilizada nas combinações mais freqüentes. Se um sistema intrinsecamente seguro contiver mais de uma fonte de alimentação, e uma ou mais destas fontes forem não lineares, o método de avaliação descrito no Anexo B não pode ser utilizado. Para este tipo de sistema intrinsecamente seguro, o Anexo C explica como a análise do sistema pode ser realizada se a combinação contiver somente uma fonte de alimentação não linear. NOTA 2 Se uma orientação especializada adicional for necessária, é recomendado que esta seja obtida junto a organismos competentes.

A Figura 1 apresenta os princípios da análise de sistema.




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Analisar o sistema intrinsecamente seguro

O equipamento está em conformidade com a IEC 60079-11?

Não

Utilizar os princípios da IEC 60079-11

O sistema deve ser ensaiado e marcado conforme IEC 60079-11

Seguir o Anexo A

Emitir um documento de descrição do sistema

Seguir o Anexo B


Utilizar as recomendações do Anexo C e/ou consultar um especialista


Sim

Apenas uma fonte de alimentação linear é utilizada?

Sim

Não


As fontes de alimentação são lineares?

Sim

Não

Figura 1 — Análise do sistema


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11.2 Análise de circuitos indutivos

Quando um equipamento tiver indutância e resistência bem definidas, através de sua documentação ou construção, a segurança em relação aos aspectos indutivos do sistema deve ser confirmada pelo processo definido no Anexo D. 11.3 Falhas na fiação de campo

Ao projetar um sistema que requeira considerações sobre falhas na fiação de campo, as seguintes devem ser aplicadas: a)

interrupção de qualquer número de condutores da fiação de campo;

b)

curto-circuito entre qualquer número de condutores da fiação de campo e também entre estes e a blindagem;

c)

falha através do sistema eqüipotencial da estrutura ou armação em qualquer ponto. Para a finalidade desta análise deve ser considerado que o caminho de retorno através da estrutura ou armação tenha impedância zero e não introduza qualquer tensão ou corrente no circuito.

Os parâmetros aceitáveis de interconexão dos cabos devem ser calculados utilizando um fator de segurança de 1,5 em conformidade com 10.4.2 da IEC 60079-11. 11.4 Verificações e ensaios de tipo

Quando necessário conduzir verificações e/ou ensaios de tipo para garantir que um sistema seja adequadamente seguro, deve ser utilizado o método especificado na Seção 10 da IEC 60079-11.

12 Marcação 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

Todo equipamento do sistema deve ser claramente identificado. No caso de “equipamentos simples”, é aceitável a utilização de uma etiqueta de identificação (tag ) no equipamento, rastreável na documentação da instalação. O requisito mínimo é que o documento descritivo relevante do sistema seja prontamente rastreável. Uma técnica aceitável é a da utilização de uma numeração de malha única, que identifique a documentação da malha, a qual referencia a documentação descritiva do sistema. Se o sistema contiver equipamentos avaliados ou ensaiados separadamente em conformidade com a IEC 60079-11, cada equipamento mantém sua marcação original. Quando um sistema for avaliado como um todo e estiver em conformidade com a IEC 60079-11, cada equipamento deve ser marcado em conformidade com aquela norma.



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Anexo A

(normativo) Avaliação de um sistema simples intrinsecamente seguro

Esta análise simples somente é aplicável quando o sistema considerado utilizar apenas uma fonte de alimentação. O procedimento de determinação da aceitabilidade do sistema simples, ilustrado pelo exemplo da Figura A.1, deve ser como segue: a)

determinar a categoria ou a subdivisão do grupo do sistema com base nas informações individuais dos dois equipamentos certificados. O sistema adota sempre a condição mais restritiva à aplicação. Portanto, se qualquer dos equipamentos for “ib”, então o sistema é “ib”. O subgrupo é determinado pelo menos sensível IIC, IIB, IIA em ordem decrescente de sensibilidade. No exemplo ilustrado pela Figura A.1 o sistema se torna Ex ia IIC. É permitido que partes diferentes do sistema tenham categorizações e classificações diferentes. Nestas circunstâncias, é recomendado que a documentação descritiva do sistema defina claramente as partes individuais do circuito;

b)

verificar os parâmetros de tensão, corrente e potência como segue: U o  U i I o  I i P o  P i

Quando a resistência de entrada efetiva do equipamento intrinsecamente seguro for especificada, o cálculo da corrente de entrada permitida pode incluir este parâmetro. No exemplo ilustrado não existe problema; 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

c)

determinar a classe de temperatura do equipamento intrinsecamente seguro, a qual pode depender dos parâmetros de corrente ou potência da fonte;

d)

a capacitância máxima permitida para o cabo [C c] é a capacitância permitida pela fonte de alimentação [C o] menos a capacitância efetiva de entrada do equipamento intrinsecamente seguro [Ci ] que é C c = C o – C i;

e)

a indutância máxima permitida para o cabo [Lc] é a indutância permitida pela fonte de alimentação [Lo] menos a indutância efetiva de entrada do equipamento intrinsecamente seguro [Li] que é Lc = Lo – Li;

f)

quando a fonte de alimentação for de limitação linear por resistor, a relaçãoLc/R c permitida é determinada em conformidade com o Anexo D.

Algumas fontes de alimentação podem ser bidirecionais, por exemplo, barreiras de segurança a diodo de derivação, destinadas a sinais de corrente alternada. Nestas circunstâncias, o efeito de ambas as polaridades de saída deve ser considerado.


9

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

Área classificada

Área não classificada

Equipamento intrinsecamente seguro

Sistema

Equipamento associado

Ex ia IIC T4

Ex ia IIC

[Ex ia] IIC

U i I i

30 V

U o

28 V

120 mA

I o

93 mA

P i

1,2 W

P o

0,65 W

Li

10 H

C i

1 nF

Parâmetros do cabo Lc Lc/R c

3 mH 54 H/

Lo Lc/R c C o

3 mH 54 H/ 83 nF

C c 82 nF

Figura A.1 — Interconexão de equipamento intrinsecamente seguro com equipamentos associados 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

Anexo B

(normativo) Avaliação de circuitos com mais de uma fonte de alimentação

Esta análise somente é aplicável quando as fontes de alimentação consideradas utilizam a limitação de saída linear resistiva. Não é aplicável a fontes de alimentação que utilizam outras formas de limitação de corrente. No Anexo B da ABNT NBR IEC 60079-14 existe um procedimento simplificado, que fornece resultados conservativos que garantem a segurança da instalação e pode ser utilizado como alternativa para este anexo. Quando houver mais de uma fonte de alimentação e as interconexões forem feitas sob condições controladas, de maneira a proporcionar segregação adequada e estabilidade mecânica em conformidade com a IEC 60079-11, estas são consideradas sujeitas a falhas de abertura ou curto-circuito, porém não à inversão de polaridade ou troca da ligação em série para paralelo ou vice-versa. Interconexões em bastidor ou painel, quando executadas em local com controle de qualidade e recursos de ensaio adequados, são exemplos do grau de integridade requerido. A Figura B.1 ilustra a combinação série usual. Esta situação série resulta em uma tensão de circuito aberto, U o como sendo U 1 + U 2, mas a possibilidade da tensão ser U 1 – U 2 não é considerada. Para a segurança do sistema, três tensões U 1, U 2 e U o = U 1 + U 2 são consideradas juntas com suas correspondentes correntes I 1 e I 2 e suas combinações. I o




U 1

 U 2

R1

 R2

Cada um dos três circuitos equivalentes deve ter sua segurança avaliada utilizando a Tabela A.1 da IEC 60079-11. Os valores de Lo, Lo/ Ro e C o devem ser estabelecidos para cada circuito e os valores mais restritivos devem ser utilizados no circuito equivalente considerado. Em todas as circunstâncias deve ser utilizado um fator de segurança de 1,5 na determinação destes valores. NOTA Quando as duas tensões forem somadas, o circuito combinado definirá o valor da capacitância. No entanto, a indutância e a relação Lo/R o podem ser determinadas por um dos circuitos individuais. A mínima indutância nem sempre coincide com a máxima corrente do circuito resultante e a mínima relação Lo/R o pode não ser coincidente com a mínima indutância.

É recomendado que a máxima potência transferível de cada circuito equivalente seja determinada. A máxima potência transferível do circuito combinado somente será a soma da potência disponível de cada circuito quando as fontes tiverem a mesma corrente de saída. Quando as fontes de alimentação são conectadas em paralelo como na Figura B.2, as três correntes I 1, I 2 e I o = I 1 + I 2 devem ser consideradas com suas respectivas tensões U 1, U 2 e U o




U 1 R2 R1

 U 2 R1  R2

11

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

Cada um dos três circuitos equivalentes deve ter sua segurança avaliada utilizando a Tabela A.1 da IEC 60079-11. Os valores de Lo , Lo/ R o e C o devem ser estabelecidos para cada circuito e os valores mais restritivos devem ser utilizados no circuito equivalente considerado. A máxima potência transferível de cada um dos três circuitos equivalentes deve ser determinada. A máxima potência transferível do circuito combinado será a soma da potência disponível de cada circuito somente quando as fontes tiverem a mesma tensão de saída. Quando duas fontes de alimentação são conectadas ao mesmo circuito intrinsecamente seguro e as suas interconexões não são realizadas através de interconexões confiáveis bem definidas como ilustrado na Figura B.3, existe a possibilidade de que as fontes de alimentação sejam conectadas tanto em série como em paralelo. Nestas circunstâncias, todos os possíveis circuitos equivalentes devem ser avaliados, seguindo ambos os procedimentos definidos acima. Os parâmetros de saída mais restritivos e os circuitos equivalentes devem ser utilizados na definição da integridade do sistema intrinsecamente seguro. O equipamento para área classificada pode conter uma fonte de energia, como, por exemplo, baterias internas, e possuindo conseqüentemente parâmetros de saída significativos. Neste caso, a análise do sistema deve incluir a combinação desta fonte de alimentação com qualquer outra fonte de alimentação no equipamento associado. Tal análise deve normalmente incluir a inversão de polaridade devido à possibilidade de falha na fiação de campo. Uma vez estabelecidos os circuitos representativos equivalentes, eles podem ser considerados alimentados por uma única fonte, e o procedimento definido no Anexo A pode ser utilizado para avaliar se o sistema como um todo possui um nível de segurança aceitável. Quando duas ou mais fontes de alimentação com diferentes tensões de saída são interconectas, a corrente resultante pode causar dissipação adicional nos circuitos de regulação. Quando os circuitos tiverem limitadores de corrente resistivos convencionais, considera-se que a dissipação adicional não afetará adversamente a segurança intrínseca. Parâmetros de saída Fonte de alimentação 1


U 1

+

Analisar também

1

1

L1

– U

I

1

1

U o

= U 1 +

e o = U 2

I 2

+ U 2

U 1 R1

+ R2

2

R1

Fonte de alimentação 2 +

U 2

2

/

L1 R1

2

L2

– R2

/

L2 R2

Figura B.1 — Fontes de alimentação conectadas em série



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Parâmetros de saída U 1


Analisar também

I 1

C 1

L1

– U 1

= U 1 + U 2

U o

I 1

e I o U 2

=

I 2

U 1

+ U 2

R1

+ R2

R1

U 2


I 2

L1/ R R1

C 2

L2

– R2

L2/ R R2

Figura B.2 — Fontes de alimentação conectadas em paralelo

Área classificada


Equipamento intrinsecamente seguro

Equipamento associado 1 U 1


C 1

I 1

L1

R1

L1 R1

Série U o I o

=

= U 1 + U 2 U 1 + U 2 R1 + R2

2 U 2

C 2

I 2

L2

R2

L2/ R R2

Paralelo I o = I 1 + I 2 U o =

U 1 R2 + U 2 R1 R1 + R2

Legenda

1 Fonte de alimentação 1 2 Fonte de alimentação 2

Figura B.3 — Fontes de alimentação a limentação deliberadamente não conectadas


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Anexo C

(informativo) Interconexão de circuitos intrinsecamente seguros lineares e não lineares

Este assunto foi detalhadamente analisado por um tempo considerável, mas ainda continua em desenvolvimento. Este documento representa a opinião considerada de uma das maiores entidades de certificação e tem sido extensivamente revisado. É atualmente o melhor conhecimento disponível e é apresentado neste anexo para que uma maior experiência da sua aplicação seja obtida. O projeto e a aplicação de fontes de alimentação não lineares requerem conhecimento especializado e acesso a recursos de ensaios apropriados. Quando um organismo de avaliação da conformidade acreditado certifica uma determinada fonte de alimentação como adequadamente segura, então é possível projetar um sistema em conformidade com esta Norma. Qualquer condição particular relativa ao sistema deve ser claramente estabelecida na documentação que o acompanha. Na análise de segurança de uma combinação de fontes de alimentação não lineares, deve-se considerar que a interação dos dois circuitos pode causar um aumento considerável de dissipação nos componentes do circuito de regulação. É recomendado combinar apenas uma fonte de alimentação com regulação por semicondutores com fontes lineares e/ou trapezoidais.

C.1 Introdução


As regras r egras de instalação da ABNT NBR IEC 60079-14 permitem a combinação de vários vá rios circuitos intrinsecamente seguros por interconexão. Isto também inclui o caso que envolve vários “equipamentos associados” (isto é, equipamentos ativos em operação normal ou somente em condição de falha; ver 12.2.5.2 da ABNT NBR IEC 60079-14). Neste caso não é necessário envolver um organismo de certificação ou um profissional especialista, desde que seja comprovado através de cálculo ou ensaio que a interconexão não invalida a segurança intrínseca. A comprovação por p or ensaio deve ser realizada utilizando o equipamento de centelhamento padrão, de acordo com a IEC 60079-11, considerando o fator de segurança da combinação dos equipamentos elétricos. Neste caso, devem ser consideradas as condições de falha mais desfavoráveis que geram a ignição – abordagem pelo “pior caso”. Este método de comprovação na prática enfrenta dificuldades e usualmente é reservado para organismos de certificação. Uma avaliação por cálculo da interconexão pode ser realizada facilmente apenas para os circuitos resistivos, se as fontes de alimentação envolvidas tiverem uma resistência interna linear como mostrado na Figura C.1 a). Neste caso, podem ser utilizadas as curvas de ignição da IEC 60079-11, aplicando o método descrito na ABNT NBR IEC 60079-14, Anexo A, ou a Figura C.7 e Figura C.8 desta Norma.



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U R

I

U o

+ U

U o

R

– I o

I

Figura C.1 a) — Características lineares U R

I

+

U Q

U o U Q

R

U

U o

– I o

I

Figura C.1 b) — Características trapezoidais U


I

+

U o

I k

U o

U

– I o

I

Figura C.1 c) — Características retangulares Figura C.1 — Circuito equivalente e curvas característica de saída de circuitos resistivos

O primeiro passo é avaliar os novos valores máximos de tensão e corrente resultantes da combinação dos equipamentos associados. Existe uma conexão em série quando os equipamentos associados são combinados como ilustrado na Figura C.2 a). Os máximos valores de tensão de circuito aberto, U o, dos subconjuntos individuais são somados e o máximo valor das correntes de curto-circuito, I o, dos subconjuntos é considerado. Existe uma conexão em paralelo em um arranjo como ilustrado na Figura C.2 c). As correntes de curto-circuito são somadas e o maior valor de tensão de circuito aberto é considerado. Se o arranjo dos equipamentos não for claramente definido em relação à polaridade (como na Figura C.2 e)), então pode haver uma conexão série ou paralelo, dependendo da condição de falha considerada. Neste caso, a soma das tensões e a soma das correntes devem ser consideradas separadamente. Os valores mais desfavoráveis devem ser considerados como base.


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+

–

+

– U

2

U

1

U o1

–

U o2

+ I

Figura C.2 a) — Conexão série com soma de tensão

+

–

+

– U

I o1

I o2

U o1

2

U

1 –

U o2

+ – 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

I

+

Figura C.2 b) — Conexão em série com soma de tensão e possível soma de corrente +

–

+

– U

I o1

U o1

I o2

U o2

1

I

+ – I

Figura C.2 c) — Conexão em paralelo com soma de corrente



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

+

–

+

– U

I o1

I o2

U o1

1 –

U o2

I

+ – I

+

Figura C.2 d) — Conexão em paralelo com soma de corrente e a possível soma de tensão –

+

+

– U U

I o1

I o2

1 – +

I

– + 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

I

Figura C.2 e) — Conexão em série ou paralelo com soma de corrente e a soma de tensão Figura C.2 — Soma de corrente e/ou tensão para interconexões

Após determinar os novos valores máximos de corrente e tensão, a segurança intrínseca do circuito combinado deve ser verificada por meio das curvas de ignição da IEC 60079-11, levando em conta o fator de segurança para o circuito resistivo, e os novos valores máximos permissíveis da indutância externa Lo e da capacitância externa C o devem ser determinados. Entretanto o procedimento da ABNT NBR IEC 60079-14, Anexo A, possui os seguintes pontos fracos: 

as indutâncias máximas permissíveis são válidas apenas para uma tensão máxima de 24 V;



a ocorrência simultânea de indutância e de capacitância não é considerada.


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ABNT NBR IEC 60079-25:2009

Ao se proceder com base apenas nas tensões de circuito aberto e correntes de curto-circuito, o fator de segurança diminui efetivamente do valor desejado de 1,5 para aproximadamente 1,0 na faixa de tensão acima de 20 V. Isso parece ser aceitável, porque a interconexão conforme ABNT NBR IEC 60079-14 em geral somente pode satisfazer a categoria “ib”, mesmo que todos os equipamentos individuais atendam à categoria “ia”. Entretanto, no caso de baixas tensões, o fator de segurança pode cair consideravelmente abaixo de 1,0. Esta abordagem, portanto, não é adequada em relação à segurança. Caso uma ou mais fontes ativas dentro de um circuito possuam características não lineares, as avaliações com base apenas nas tensões de circuito aberto e nas correntes de curto-circuito não satisfazem as condições de segurança. Na prática, são utilizadas fontes com característica ‘trapezoidal’ (ver Figura C.1 b)) e o uso de dispositivos eletrônicos limitadores de corrente conduz a fontes com característica ‘retangular’ (ver Figura C.1 c)). Para tais circuitos, as curvas de ignição da IEC 60079-11 não podem ser utilizadas. Esta Norma, portanto, descreve um método que permite avaliar a segurança por meio de diagramas da combinação de malhas incluindo circuitos não lineares. Um novo modelo matemático computadorizado de análise de ignição por centelha permite obter os valores máximos da indutância e da capacitância no circuito para ambos os tipos de fontes não lineares, e com o fator de segurança desejado. O procedimento apresentado aqui é aplicável à zona 1 e aos grupos IIC e IIB. É recomendado que seja enfatizado que está sendo aqui proposta uma ferramenta para a interconexão; sua utilização para a definição dos parâmetros de segurança intrínseca de circuitos individuais ou equipamentos somente faz sentido em caso de circuitos lineares ou de característica retangular simples.

C.2 Tipos básicos de circuitos não-lineares C.2.1 Parâmetros


Para avaliar a segurança intrínseca de circuitos ativos, é necessário conhecer a resistência interna e a tensão da fonte. No caso mais simples, a fonte pode ser caracterizada por dois valores elétricos (constantes), tensão U o e resistência interna Ri ou tensão U o e corrente de curto-circuito I o (ver a Figura C.1 a)). U o freqüentemente é determinado por diodos Zener. U o e I o são valores máximos que podem ocorrer sob as condições de falha definidas na IEC 60079-11. No caso da Figura C.1 a), a característica é linear. Na prática, apenas poucos circuitos podem ser representados desta maneira simples. Uma bateria, por exemplo, montada com um resistor externo de limitação da corrente, não possui resistência interna constante. A tensão da fonte também se altera em função do nível de carga. Para analisar o comportamento de tais circuitos práticos, estes podem ser representados por circuitos simples equivalentes que devem, obviamente, ter no mínimo a mesma capacidade de causar uma ignição do que o circuito real. No caso acima, da bateria, deve ser considerada a máxima tensão de circuito aberto como sendo U o e a resistência externa como sendo Ri conforme a Figura C.1 a). Esse circuito equivalente possui uma característica linear. Circuitos não lineares podem também ser reduzidos, usualmente para os dois tipos básicos mostrados nas Figuras C.1 b) e C.1 c). A fonte com característica trapezoidal (Figura C.1 b)) consiste em uma fonte de tensão, uma resistência e componentes adicionais de limitação de tensão (por exemplo, diodos Zener) nos terminais de saída. A característica retangular da Figura C.1 c) tem a corrente limitada por um regulador eletrônico de corrente.



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Se considerada a potência de saída de circuitos diferentes, torna-se óbvio que se aplicam diferentes valores-limite de ignição, pois a centelha ignição também é uma carga do circuito e sua influência sobre a fonte de alimentação deve ser considerada. A máxima potência disponível da fonte, mostrada na Figura C.1 a), é: = ¼ U o  I o

P max

e para a característica trapezoidal (Figura C.1b)) é: = ¼ U Q  I o (para U o > ½  U Q), ou

P max

= U o  (U Q – U o)/ R

P max

(para U o  ½  U Q).

A característica trapezoidal da Figura C.1 b) torna-se a característica retangular da Figura C.1 c) quandoU Q tende ao infinito, sendo: = U o  I o.

P max

Para a completa descrição elétrica de uma fonte, dois parâmetros são necessários para as características linear e retangular e três parâmetros para a característica trapezoidal (Tabela C.1). Tabela C.1 — Parâmetros necessários para descrição da característica de saída Característica


Parâmetros necessários

Linear, Figura C.1 a)

U o, I o ou U o, R

Trapezoidal, Figura C.1 b)

U o, U Q, R ou U o, R, I o

Retangular, Figura C.1 c)

U o, I o

ou U o, U Q, I o

C.2.2 Informações fornecidas nos certificados

Equipamentos com circuitos intrinsecamente seguros ativos devem ser certificados de acordo com 12.2.1 ou 12.3 da ABNT NBR IEC 60079-14. Sendo assim, pode ser assumido que, para os equipamentos individuais que são combinados com seus circuitos intrinsecamente seguros, sempre existe um certificado de conformidade disponível contendo os correspondentes parâmetros elétricos. A primeira etapa em qualquer avaliação relacionada à segurança deve ser a determinação da característica e dos parâmetros elétricos associados ao circuito individual. Normalmente os arranjos do circuito e a construção interna do equipamento não são conhecidos pelo usuário ou pelo operador, e deve-se utilizar os dados elétricos informados no certificado de conformidade. Os valores normalmente informados são: tensão de circuito aberto (U o), corrente de curto-circuito (I o) e normalmente a máxima potência disponível ( P o). Partindo destes valores, é possível em muitos casos deduzir qual a característica do equipamento. Exemplo (valores máximos): U o = 12,5 V I o = 0,1 A P o = 313 mW


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Como P o é um quarto do produto da tensão de circuito aberto pela corrente de curto-circuito, pode ser deduzido que há efetivamente, neste exemplo, um circuito com característica linear (Figura C.1 a)). Exemplo (valores máximos): U o = 20,5 V I o = 35 mA P o = 718 mW

Neste caso P o é o produto da tensão de circuito aberto pela corrente de curto-circuito e, portanto, há um circuito com característica retangular como na Figura C.1 c). Em certos casos, os valores para potência, corrente e tensão não correspondem com os exemplos apresentados acima, pois a potência informada é especificada para a condição estacionária (o efeito do aquecimento de componentes conectados subseqüentemente) e os valores de corrente ou tensão são informados na condição dinâmica (ignição por centelha). Em situações onde existe dúvida, é essencial verificar qual característica de circuito deve ser considerada como referência na interconexão em relação à ignição por centelha. No caso de uma característica trapezoidal, a informação no certificado de conformidade normalmente não é suficiente para determiná-la. O terceiro parâmetro, U Q ou R, não é informado (ver Tabela C.1). Quando R é fornecido como parâmetro adicional, existe um risco menor de se confundir a característica do circuito. Geralmente, por esta razão, R é informado no certificado de conformidade. O parâmetro U Q (Figura C.1b) pode ser determinado como sendo U Q = I o  R. Na maioria dos casos, o certificado de conformidade também informará a característica dos circuitos não lineares. Segue abaixo um exemplo. 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

Valores máximos (característica trapezoidal): U o = 13,7 V I o = 105 mA R = 438  P o = 1 010 mW

A Figura C.3ª) ilustra a característica trapezoidal e a Figura C.3b) mostra o circuito de segurança equivalente. O cálculo é mostrado a seguir: U Q = I o  R = 46 V e P o = (U Q – U o)  U o/R = 1 010 mW



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U

46 V

13,7 V 105 mA

0

I

Figura C.3 a) — Características de saída

438

I

+ 46 V

13,7 V

U

– Figura C.3 b) — Circuito equivalente


Figura C.3 — Característica de saída e circuito equivalente de uma fonte com característica trapezoidal

Desta maneira, podem-se obter os dados necessários para a interconexão do certificado de conformidade. Quando estes dados não estão disponíveis em certificados antigos, os valores devem ser obtidos junto ao fabricante do equipamento ou no organismo de certificação de produto. Ao projetar circuitos intrinsecamente seguros é recomendado minimizar o número de interconexões e combinação de subconjuntos. Na prática, este objetivo nem sempre pode ser atingido porque também é necessário considerar condições de falha. Isto significa que alguns equipamentos não atuam como fontes em condições normais, mas devem ser considerados como fontes em caso de falhas. As entradas passivas dos equipamentos como, por exemplo, transdutores de medição, registradores gráficos etc. podem do ponto de vista de segurança, também agir como fontes ativas. Portanto os valores máximos indicados no certificado de conformidade devem ser considerados. Como resultado, as características operacionais do circuito podem divergir substancialmente das de segurança. Os valores informados no certificado de conformidade da tensão em circuito aberto U o e da corrente de curto-circuito I o para o circuito considerado são estabelecidos, em alguns casos, apenas para condições de transientes. Por outro lado, o valor da potência é estabelecido para condições estáticas, devendo ser considerado para a elevação da temperatura dos componentes conectados.


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C.3 Interconexão de circuitos intrinsecamente seguros com mais de uma fonte C.3.1 Determinação da característica de saída resultante

As características de saída dos circuitos a serem combinados, e os quais são considerados como fontes, devem ser conhecidas (ver C.2). É necessário verificar como os circuitos são interconectados, seja em operação normal ou sob condições de falha. Com base nesta análise deve-se considerar a soma das tensões, a soma das correntes, ou ambas as somas de correntes e tensões. Se fontes combinadas forem conectadas em série e não forem vinculadas de outra maneira, por exemplo, por terra (Figura C.2 a)), então, independentemente da polaridade das fontes, somente é possível a adição das tensões. A característica de saída resultante é convenientemente encontrada por adição gráfica. Assim, para o valor de cada corrente, as tensões das fontes individuais são somadas. A curva de linha pontilhada na Figura C.2 apresenta as características resultantes nos diferentes casos. No circuito série apresentado na Figura C.2 b) existe, uma conexão comum entre ambas as fontes de tensão na carga. Neste caso, a adição de corrente somente pode ser excluída se a polaridade de ambas as fontes for garantida com relação à segurança, assim como o fluxo de corrente na direção indicada na figura (por exemplo, para certas barreiras de segurança). Para fontes que podem ter a polaridade trocada operacionalmente ou sob condições de falha, tanto a soma da tensão como a de corrente devem ser consideradas (ver Figura C.2 e)). No circuito paralelo da Figura C.2 c), a soma de corrente é somente possível se, com fontes bipolares, dois pólos forem conectados em cada caso. A soma de tensão não é possível nesse caso e a característica resultante é gerada por adição gráfica dos valores individuais de corrente. Se somente um pólo de cada fonte for conectado a outro (Figura C.2 d)), a soma de tensão somente pode ser excluída se a polaridade das fontes for assegurada conforme indicado na figura e considerando todas as circunstâncias (por exemplo, com barreiras de segurança). Caso contrário, tanto a soma de tensão como a de corrente devem ser consideradas (ver Figura C.2 e)).


Se vários circuitos forem conectados a uma malha na qual interconexões devem ser consideradas arbitrariamente (Figura C.2e)), dependendo das condições de falha, uma conexão em paralelo ou em série pode ser formada. Neste caso, tanto a soma de corrente como a de tensão devem ser consideradas. Como ambos os casos não são possíveis simultaneamente, as características resultantes por soma de corrente e por soma de tensão devem ser analisadas separadamente. Esse procedimento também é necessário em todos os casos duvidosos para os circuitos das Figuras C.2 b) e C.2 d) bem como para os circuitos com mais de dois condutores. O resultado obtido sempre será no sentido de uma maior segurança. C.3.2 Avaliação de segurança da interconexão e determinação de capacitância e indutância máxima permissível

Uma vez determinada característica resultante para o circuito conforme detalhado em C.3.1, o próximo passo será a análise da segurança intrínseca. Para este objetivo, os diagramas das Figuras C.7 e C.8 devem ser utilizados. Estas figuras apresentam a curva-limite para fonte de característica linear (curva pontilhada) e retangular (curva contínua), com indutância especificada e os valores máximos resultantes de corrente e tensão do circuito sob análise. Além disso, existem curvas para determinar a maior capacitância externa permissível para ambos os casos (características linear e retangular). A Tabela C.2 apresenta uma visão geral.



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Tabela C.2 — Relação entre diagramas, grupos de equipamento e indutâncias

Figura

Grupo

Figura C.7 a) Figura C.7 b) Figura C.7 c)

Indutância permissível

o

L

0,15 mH 0,5 mH IIC

1 mH

Figura C.7 d)

2 mH

Figura C.7 e)

5 mH

Figura C.8 a) Figura C.8 b)

0,15 mH 0,5 mH

Figura C.8 c)

IIB

1 mH

Figura C.8 d)

2 mH

Figura C.8 e)

5 mH

Para avaliar a segurança intrínseca, selecionar primeiramente o grupo de equipamento e então a indutância total requerida para a combinação. Se somente pequenas indutâncias (que não a indutância concentrada, mas apenas a indutância de comprimentos curtos de cabos) forem consideradas, então é recomendado que o diagrama com a menor indutância seja selecionado (por exemplo, Figura C.7 a) para Grupo IIC e Figura C.8 a) para Grupo IIB). A característica de saída resultante é obtida do respectivo diagrama. Se, de acordo com C.3.1 os adicionais de corrente e tensão forem considerados, então ambas as características resultantes devem ser indicadas nos gráficos.


Sendo assim é possível determinar diretamente se a combinação de fontes junto com a indutância para aquele diagrama e o grupo selecionado é intrinsecamente seguro. A curva característica resultante da soma não deve interceptar a curva-limite para a fonte retangular em qualquer ponto do diagrama. Além disso, o ponto definido no diagrama pela curva característica da soma da máxima tensão e da máxima corrente deve estar abaixo da curva para a fonte linear. A capacitância máxima permissível do circuito resultante é encontrada como o menor valor de C o das duas famílias de curvas, sendo o mais alto valor de C o que não é interceptado pela característica de saída resultante para o limite linear e para o limite retangular. Se uma maior capacitância permissível C o for exigida para o propósito de uma aplicação, então ela pode ser obtida começando com o diagrama de menor indutância. A mesma aproximação pode também ser usada quando a característica de saída resultante intercepta a curva para a indutância limite de fonte linear ou retangular. Se, ainda para o menor valor de indutância nos diagramas (0,15 mH), a curva-limite relevante for excedida no Diagrama IIC, então recomenda-se a utilização dos diagramas de IIB. Se esses limites também forem excedidos, então a combinação não é intrinsecamente segura para o Grupo IIB. C.3.3 Comentários suplementares sobre o procedimento utilizando as características de saída

O procedimento descrito em C.3.1 e C.3.2 para avaliação de segurança de interconexões de circuitos intrinsecamente seguros é baseado no trabalho de pesquisa fundamental e modelos matemáticos. O método de cálculo atual fornece resultados diferentes daqueles do relatório anterior. No futuro, capacitâncias um tanto maiores serão permissíveis em uma faixa de tensão menor. Para maiores tensões, a diferença pode ser de até 3 vezes. Em contraste com os diagramas do relatório anterior, a curva-limite para o circuito puramente resistivo é omitida nas Figuras C.7 e C.8; mas ele é inerentemente estabelecido através dos limites indutivos. Adicionalmente, as curvas-limite para fontes lineares estavam aqui inseridas. Fora isto, o processo gráfico permanece o mesmo em geral.


23

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

O método gráfico é baseado em uma simplificação das características reais da fonte para uma característica linear abstrata, bem como para as fontes retangulares, em comparação com curvas de valores-limites associados. Somente no caso em que a fonte real tem característica linear ou retangular, o fator de segurança pode ser obtido do diagrama com a garantia de ser exatamente 1,5. Em algumas das fontes mais complexas, pode ser benéfico construir um envoltório com característica linear ou retangular para que o fator de segurança seja preservado. Se for tirado proveito de ambos os critérios limites, o fator de segurança real pode ser levemente menor (entretanto sempre maior que 1). Este é um resultado da redução das condições do circuito real usado neste método gráfico simples. Opiniões de especialistas em geral indicam que isto é aceitável, quando considerando instalações em zona 1. Utilizando os diagramas dados nas Figuras C.7 e C.8, a interação da indutância e da capacitância (circuito misto) é sempre considerada. É recomendado que o procedimento seja também utilizado para a combinação de circuitos puramente lineares (característica de saída de acordo com a figura C.1 a). O método especificado não distingue entre indutâncias ou capacitâncias concentradas e aquelas derivadas de parâmetros distribuídos em cabos. Quando ocorrerem tempos de transmissão de até 10 s nos cabos, do ponto de vista atual, não é necessária a avaliação de tais diferenças. O cálculo baseado em elementos concentrados apóia-se no lado seguro e não causa severa limitação na prática, em contraste com métodos de cálculo anteriores. A vantagem deste procedimento é que toda informação relacionada aos dados de segurança pode ser obtida a partir de um único diagrama. Entretanto, é recomendado comparar adicionalmente a máxima capacitância conforme a Tabela A.2 da IEC 60079-11, obtida a partir da máxima tensão de circuito aberto, com a capacitância obtida por este procedimento, que em certos casos fornece uma capacitância permissível maior. Os valores utilizados devem então ser os da IEC 60079-11, pois interpretações incorretas podem surgir. Os valores obtidos da máxima indutância e capacitância externas permissíveis são aqueles da combinação total, ou seja, as indutâncias e capacitâncias de todos os equipamentos individuais, os quais são os vistos pelas conexões externas do equipamento. O procedimento de cálculo utilizado para os diagramas mostrados não desvia significativamente dos resultados obtidos nos ensaios de ignição durante as pesquisas do projeto. É conhecido que os numerosos resultados experimentais têm uma incerteza na faixa de 10 %. O motivo é o método de ensaio e o próprio aparelho de faiscamento. O método aqui apresentado não considera que possam ocorrer maiores desvios. 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

C.4 Exemplo ilustrativo de um procedimento utilizando características de saída No exemplo da Figura C.4, o analisador com amplificador está localizado na área classificada e é energizado por uma fonte de alimentação intrinsecamente segura (I). O sinal de saída do amplificador intrinsecamente seguro (sinal de 0 mA a 20 mA) alimenta um indicador digital (II) e um registrador (III).



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

II

1

III

4

5

I

6

2

IV

3

EEx ib IIB 7

Adição Corrente/Tensão Circuito interconectado Ex ib IIB P = 1,9 W, U = 28,7 V, I = 264 mA o o o o = 0,5 mH, C o = 400 nF Legenda L

1 sala de controle 2 sala de chaveamento 3 campo (área classificada) 4 valores máximos do indicador digital (operacionalmente passivo):12 V, 133 mA, 0,4 W, características lineares 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

5 valores máximos do gravador (operacionalmente passivo): 1 V, 31 mA, 10 mW, característica linear 6 valores máximos da fonte de alimentação: Ex ib IIB 15,7 V, 100 mA, 1,57 W, Lo  1 mH, C o  650 nF regulação eletrônica de corrente, característica retangular 7 analisador com amplificador (equipamento intrinsecamente seguro)

Figura C.4 — Exemplo de uma interconexão

O analisador é um equipamento intrinsecamente seguro; a fonte de alimentação, o indicador digital e o registrador são equipamentos associados conforme definição da IEC 60079-11. Em operação normal, apenas a fonte principal é uma fonte ativa efetiva, enquanto o indicador digital e o registrador são passivos. Entretanto para análises de segurança, os valores mais elevados possíveis são considerados como base, e são encontrados nos certificados de conformidade para os três dispositivos quando em condições de falha. A seguinte informação está disponível. I.

Fonte de alimentação

Saída com tipo de proteção Ex ib IIB Valores máximos U o = 15,7 V I o = 100 mA P o = 1,57 W Lo = 1 mH C o = 650 nF

Característica de saída retangular (Figura C.1c))


25

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

II.

Indicador digital

Entrada com tipo de proteção Ex ib IIC Valores máximos U o = 12 V I o = 133 mA P o = 0,4 W Lo = 1,8 mH C o = 1,4 F

Característica de saída linear (Figura C.1 a)) III. Registrador

Entrada com tipo de proteção Ex ib IIC Valores máximos U o = 1 V I o = 31 mA P o = 10 mW 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

Lo = 36 mH C o = 200 F

Característica de saída linear (Figura C.1a)) Com o arranjo na Figura C.4, e dependendo das condições de falha no analisador, tensões ou correntes podem ser adicionadas como na Figura C.2 e). As características individuais e as características somadas da tensão e corrente são mostradas na Figura C.5.



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

U

V

30 28,7

U

18,7 V 100 mA 15,7 15

I

12 10 I II

III

1 0

31

100

133

200

264

300

I

mA

Figura C.5 — Soma das características para o circuito da Figura C.4

A fim de verificar a segurança intrínseca, as somas das duas características são traçadas na Figura C.8 b) (grupo IIB, L = 0,5 mH) (Figuras C.6 a) e C.6 b)).


O ponto em 18,7 V e 100 mA na curva de adição de tensão obviamente é o ponto crítico – é o mais próximo do limite indutivo da fonte retangular, mas não o alcança. Neste ponto teoricamente a mais alta potência de 1,9 W é alcançada. Desde que ambas as características resultantes da combinação não cruzem as curvas de limite indutivo para as fontes linear e retangular nas Figuras C.6 a) e C.6 b), o ensaio de segurança possui resultado positivo. Para a máxima tensão (28,7 V) da característica resultante neste exemplo, a máxima capacitância permissível da combinação da família de curvas na Figura C.6 b) pode ser considerada acima de 400 nF. A Tabela A.2 da IEC 60079-11 para o valor 28,7 V no Grupo IIB, permite a capacitância de 618 nF – mais elevado que o valor de 400 nF estabelecido aqui.


27

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 300 nF 35 U o

V

IIB; 0,5 mH

30

500 nF

2

1 25

1 F 20 2 F

15

5 F 10 10 F 5 0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda

1

Limite indutivo para fonte retangular

2

Limite indutivo para fonte linear

Figura C.6 a) — Adição de corrente 40 300 nF 35 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

U o

V 500 nF

IIB; 0,5 mH

30 2

25 1

1 F 20 2 F

15

5 F 10 10 F 5 0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda

1


2


Figura C.6 b) — Adição de tensão

Figura C.6 — Adição de corrente e/ou tensão para o exemplo dado na Figura C.4



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

Os valores resultantes para a combinação são os seguintes: Grupo IIB Valores máximos U o = 28,7 V I o = 264 mA P o = 1,9 W Lo = 0,5 mH C o = 400 nF

Neste exemplo, devido ao fato dos equipamentos associados (fonte de alimentação, indicador digital e o registrador) não terem valores de indutância ou capacitância efetiva nas entradas/saídas intrinsecamente seguras, os valores máximos de capacitância e indutância podem ser utilizados para equipamentos intrinsecamente seguros (analisador) e para cabos de interconexão.

C.5 Resumo No projeto e construção de automação dos processos de plantas em indústrias químicas e petroquímicas, é freqüentemente necessário combinar várias partes certificadas de equipamento com circuitos intrinsecamente seguros.


As práticas de instalação indicadas na ABNT NBR IEC 60079-14 permitem ao projetista, construtor ou operador de uma instalação elétrica em uma área classificada manipular tais combinações por sua própria responsabilidade. Deve ser realizado um cálculo ou ensaio para provar a segurança da interconexão. Como geralmente o operador não possui nenhuma estrutura laboratorial para ensaio (o equipamento necessário não está disponível ao operador), é permitido um procedimento de cálculo adequado. A ABNT NBR IEC 60079-14 até agora tem fornecido apenas um procedimento exclusivo para fontes com resistência interna puramente linear, o que nem sempre resulta em uma configuração segura. Na prática, entretanto, fontes com características não lineares são comuns, e até agora a combinação destas fontes era somente possível com a ajuda de equipamentos de laboratório. Um método foi então desenvolvido para permitir que a avaliação de segurança seja feita por meio de diagramas para a combinação de redes com circuitos lineares e não lineares. O procedimento descrito aqui é aplicável para grupos IIB e IIC e para áreas classificadas por zona 1. A parte básica do procedimento é a soma gráfica das características de saída das fontes intrinsecamente seguras envolvidas. As características resultantes são então plotadas em um diagrama no qual a segurança intrínseca dos circuitos resistivos, indutivos, capacitivos e combinados possa ser avaliada (isto é, com uma carga simultaneamente indutiva e capacitiva). Uma vantagem significativa deste procedimento é que toda informação das condições limite relacionadas aos dados de segurança pode ser obtida de um só diagrama. O fator de segurança exigido de 1,5 já é incorporado aos diagramas.

C.6 Diagramas O diagrama na Figura C.9 é incluído de maneira que possa ser utilizado para cópia em uma transparência. Os diagramas autocalculados para soma de tensão ou corrente podem então ser colocados nos diferentes diagramas limites (em escala comum) para avaliação. Nas páginas seguintes os diagramas limites de acordo com a Tabela C.2 são fornecidos em uma escala comum e também em uma escala otimizada.


29

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 U o

V

50 nF IIC; 0,15 mH 35 70 nF

100 nF 30

2

25 150 nF

200 nF 20

300 nF 500 nF

15 1

1 F 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

10 2 F

5 F

5

10 F

0 100

0

200

300

400

500 I o

mA

Legenda

1


2


Figura C.7 a) — Diagrama para 0,15 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 50 nF U o

V

IIC; 0,15 mH 35

70 nF 100 nF 30

2

25 150 nF 200 nF 20 300 nF 500 nF 15

1

1 F 2 F 5 F 10 F

10

5

0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda

1


2


Figura C.7 a) — Diagrama para 0,15 mH (continuação)



31

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 U o

V

IIC; 0,5 mH

50 nF

35

70 nF 30

100 nF 25 2 150 nF 20 200 nF 300 nF 1 500 nF


1 F

15

10

2 F

5 F

5

10 F

0

50

0

100

150

200

250

300 I o

mA

Legenda

1


2


Figura C.7 b) — Diagrama para 0,5 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 50 nF U o

V

35

IIC; 0,5 mH

70 nF 30 100 nF

150 nF 200 nF 300 nF

25 2 20

500 nF 15 1

1 F 10 2 F 5 F 5 10 F 0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda


1


2


Figura C.7 b) — Diagrama para 0,5 mH (continuação)


33

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 U o

V IIC; 1 mH

50 nF 35

30 70 nF 2 25 100 nF

150 nF 20 200 nF 300 nF

15 1

500 nF 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

1 F

10

2 F 5 5 F 10 F

0 50

0

100

150

200 I o

mA

Legenda

1


2


Figura C.7 c) — Diagrama para 1 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 50 nF U o

IIC; 1 mH

35

V

70 nF

100 nF

30

25 2

150 nF 200 nF 20 300 nF 15 500 nF 1 F 10

1

2 F 5 F 10 F

5

0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda

1


2



Figura C.7 c) — Diagrama para 1 mH (continuação)


35

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 U o

V IIC; 2 mH

35 50 nF

30

70 nF 2 25 100 nF 150 nF 200 nF 20

300 nF 15 1 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

500 nF

10 1 F

2 F 5 5 F 10 F

0

0

20

40

60

80

100

120

140 I o

mA

Legenda

1


2


Figura C.7 d) — Diagrama para 2 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 U o

V

IIC; 2 mH 35

50 nF 30 70 nF 25 100 nF

2

150 nF 20 200 nF 300 nF 15 500 nF 1 F

10 1

2 F 5 F 10 F

5

0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda 1


2



Figura C.7 d) — Diagrama para 2 mH (continuação)


37

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

30 nF

U o

40

V

IIC; 5 mH

35

2 50 nF 30

70 nF

25 100 nF

150 nF 20 200 nF

300 nF


15

500 nF

1 10

1 F

2 F 5 5 F 10 F

0 10

0

20

30

40

60

70

80

90 I o

100 mA

120

Legenda

1


2


Figura C.7 e) — Diagrama para 5 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

30 nF 40 U o

V 35 IIC; 5 mH

50 nF

30

70 nF 100 nF 25 150 nF 200 nF 20

2

300 nF 15 500 nF 1 F 2 F 5 F 10 F

10

5 1 0

0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

1


2


Figura C.7 e) — Diagrama para 5 mH (continuação)

Figura C.7 — Diagramas de curva limite para fonte de característica universal – Grupo IIC


39

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 300 nF U o

IIB; 0,15 mH

V

35

500 nF

30

2 25

1 F 20

1

2 F 15 5 F 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

10 10 F

5

0 100

0

200

300

400 I o

mA

500

Legenda

1


2


Figura C.8 a) — Diagrama para 0,15 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 300 nF U o

IIB; 0,15 mH

V 35

500 nF 30

2

25 1

1 F 20 2 F 15 5 F 10 F

10

5

0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda

1


2



Figura C.8 a) — Diagrama para 0,15 mH (continuação)


41

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40

300 nF U o

IIB; 0,5 mH

V 35

30

500 nF 2 25

1 F

20

2 F

15 1 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

5 F 10 10 F

5

0 50

0

100

150

200

250

300

350

400 I o

450 mA

500

Legenda

1


2


Figura C.8 b) — Diagrama para 0,5 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

U o

V

40 IIB; 0,5mH

300 nF 35

30 2

500 nF 25

1

1 F 20 2 F 15 5 F 10 10 F 5

0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda

1


2


Figura C.8 b) — Diagrama para 0,5 mH (continuação)



43

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 IIB; 1 mH U o

V 35

300 nF 2

30

500 nF 25

1 F

20

1

2 F 15


5 F 10

10 F 5

0

50

0

100

150

200

250

300

350 I o

mA

400

Legenda

1


2


Figura C.8 c) — Diagrama para 1 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 U o

V

300 nF

IIB; 1 mH 35

30

500 nF 25 2 1 F 20 2 F

1

15

5 F 10 10 F 5

0

0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda

1


2



Figura C.8 c) — Diagrama para 1 mH (continuação)


45

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

200 nF

40 IIB; 2 mH

U o

V 35

300 nF 30 2

500 nF

1 F

25

20

1 2 F 15


5 F

10

10 F 5

0 50

0

100

150

200

250 I o

mA

300

Legenda

1


2


Figura C.8 d) — Diagrama para 2 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

200 nF 40 U o

V

IIB; 2 mH 35

300 nF

30 2

500 nF 25 1 F

1

20

2 F 15

5 F 10 10 F 5

0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Legenda


1


2


Figura C.8 d) — Diagrama para 2 mH (continuação)


47

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

150 nF

U o

40 IIB; 5 mH

V

200 nF

35 2

30 300 nF

500 nF 25

1

20 1 F

15 2 F 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

10 5 F

10 F 5

0 20

0

40

60

80

100

120 I o

140 mA

Legenda

1


2


Figura C.8 e) — Diagrama para 5 mH



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

40 U o

V

200 nF

IIB; 5 mH

35

300 nF30 2 500 nF 25

1 F

20

15 2 F 1 10 5 F 10 F

5

0 0

100

200

300

400

I o

mA

500

Figura C.9 — Padrão de diagrama para fontes de característica universal



49

ABNT NBR IEC 60079-25:2009

Anexo D

(normativo) Verificação dos parâmetros indutivos

A Figura D.1 ilustra o sistema em análise. R i é a resistência inerente da bobina indutiva. Se a resistência da bobina for suplementada por um resistor

adicional, este deve atender ao critério de um resistor infalível.

R o é a resistência de saída da fonte de alimentação linear, isto é, U o/I o.

Se Li for menor que Lo, então a indutância admitida do cabo pode ser considerada, uma vez que a diferença entre os dois valores e o do sistema é aceitável. Se Li/R i for menor que a Lo/R o admitida pela fonte de alimentação, então o sistema é aceitável e a razão L/R permitida do cabo permanece como Lo/R o. NOTA Quando uma fonte de alimentação usa o menor valor de resistor limitador de corrente permitido pela Tabela A.1 da IEC 60079-11, então não é permitida nenhuma indutância para o cabo sem considerar sua resistência, eLo iguais a zero.

Se o dispositivo indutivo não atender a nenhum desses dois requisitos, então é recomendado que uma análise mais extensiva seja considerada, conforme descrito a seguir. Determinar a corrente que circula pela indutância. No circuito ilustrado esta corrente é I = U o/(R o+R i). Multiplicar esta corrente por 1,5 e usar as curvas de indutância apropriadas da IEC 60079-11 para o Grupo requerido para determinar a indutância máxima permitida Lmax 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

Se Lmax for menor que a indutância da bobina Li, então o circuito não é aceitável. Se Lmax for maior que Li, então a indutância permitida para o cabo Lc será o menor entre os dois valores, (Lmax – Li) ou Lo. Se necessário, a relação entre a indutância máxima e a resistência do cabo (Lc/R c) que pode ser conectado ao sistema deve ser calculada usando a fórmula abaixo. Esta fórmula considera um fator de segurança de 1,5 sobre a corrente e não deve ser utilizada onde C i, para os terminais de saída do dispositivo, exceder 1 % da C o. Lc R c



8e R  (642 e ² R 2  72U o2 e L) 4,5U o2

1

2

H/

onde 

é a mínima energia de ignição do dispositivo no ensaio de centelhamento em microjoules, e é para 

Grupo I: 525 J,



Grupo IIA: 320 J,



Grupo IIB: 160 J,



Grupo IIC: 40 J;



ABNT NBR IEC 60079-25:2009

R

é a resistência total do circuito (R o + R i), em ohms;

U o é a máxima tensão de circuito aberto, em volts; L

é a indutância total do circuito (Li + indutância interna da fonte de alimentação) em Henry;

A relação Lc/R c permitida do cabo do sistema é a que for menor entre este valor calculado e a relação Lo/R o da fonte de alimentação. NOTA Na determinação da classe de temperatura desse indutor, é assumido que a resistência da bobina cai para o valor que permite a máxima transferência de potência. Área classificada


2

U o U i

R i

I i

P i

I o

U o

=

Ro

+ Ri

Lo

I o

1

Lo/ Ro Ro

L i

P o


U i  U o I i  I o P i  P o

Legenda

1

Equipamento associado

2

Parâmetros de indutância

Figura D.1 — Circuito indutivo típico


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ABNT NBR IEC 60079-25:2009

Anexo E

(informativo) Formato sugerido para diagramas descritivos e para diagramas de instalação de sistemas intrinsecamente seguros

Este anexo é destinado à ilustração das informações que são consideradas necessárias na preparação de diagramas descritivos e diagramas de instalação de sistemas intrinsecamente seguros. Este anexo não tem como objetivo definir um formato particular destes diagramas nem sugerir que outros métodos de registro das informações não possam ser igualmente efetivos. Os exemplos apresentados foram deliberadamente escolhidos em função da sua complexidade e ilustram quase todas as particularidades de um projeto de sistema. A maioria das aplicações reais é muito mais simples que os exemplos apresentados, e compreendem um único transmissor e uma única interface. O diagrama de malhas devem conter todas as informações necessárias para confirmar a situação do sistema e para possibilitar as análises descritas nos Anexos A e B. A “Nota” indicada sobre o RTD confirma que este é um dispositivo simples e que sua classe de temperatura é determinada pela temperatura local do processo. Se houver uma falha no ensaio de isolação de 500 V, significa que o RTD pode estar aterrado e então dependerá da isolação galvânica dentro do transmissor para satisfazer o requisito do circuito estar aterrado somente em um único ponto. O transmissor é um equipamento certificado e possui parâmetros de segurança especificados para as conexões de entrada do RTD e para as conexões de saída de 4 mA a 20 mA. A capacitância de entrada modifica de forma desprezível a capacitância permitida para o cabo, e a faixa de temperatura ambiente permitida assegura que o transmissor é adequado para montagem na maioria dos locais.


A interface galvanicamente isolada possui parâmetros de saída bem definidos, os quais são utilizados para determinar os parâmetros permitidos para os cabos. O parâmetro restritivo para o cabo é sua capacitância de 80 nF, a qual é ressaltada na nota indicada acima do número do documento. O parâmetro alternativo no Grupo IIB é apresentado, uma vez que este pode ser mais relevante para uma aplicação específica. O diagrama da instalação tem como intenção converter o diagrama descritivo do sistema para os requisitos de uma instalação específica. Deve-se considerar que o técnico de instalação requer as informações necessárias para executar a montagem, a qual já tenha sido adequadamente projetada. O técnico precisa ter acesso somente ao diagrama descritivo do sistema se houver alguma dúvida de adequação da instalação. A documentação da instalação inclui caixas de junção, que são dispositivos simples, e especifica os cabos e prensa-cabos particulares a serem utilizados. Nesse caso esta documentação está de acordo com os padrões da companhia e atende aos requisitos aplicáveis. A classe de temperatura de um RTD é claramente indicada e são apresentadas instruções específicas sobre a ligação das malhas de blindagem do cabo. É recomendado que o nível de informações neste diagrama seja adequado para permitir a realização de futuras inspeções. É importante reiterar que esse Anexo ilustra apenas um método de apresentação destas informações. O requisito essencial é que o diagrama descritivo do sistema contenha toda informação que permita a criação de um sistema adequadamente seguro. É recomendado que a documentação da instalação contenha as informações necessárias para possibilitar que uma determinada montagem daqueles sistemas seja seguramente realizada em um local específico.



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1 0 0 o r e m ú n o h n e s e D

a m e t s i s o d o v i t i r c s e d o t n e 1 m u 0 c 0 o C D B


1 a n o Z e 0 a n o Z C I I e a c i a r a f e t m n e t i s a i s r a o p d l o e v ã á ç i c a l c i f p s a s D a T l C R

. B I I m e F n 7 4 6 e C I I m e F n 0 8 e d a v i t i c a p a c o ã ç a t i m i l m e t B o b a c O : A T O N

o t n o e d m a a i c p i f i u o t q ã r e E n c

a d a c i f i s s a l c o ã n a e r Á

C o t i u c r i C

e t n 1 2 3 4 e m a a c r a i e s r e n u 5 6 r i r r t a n g e s B i

C I I . o a F d i n l a o o ã 0 s i ç 8 a : o m c i b h f i a s c O s o / a d H l C s u : o 4 r 5 B t o e H t i m m u â c r 2 r i a , C P 4 A I P O T U , e g d i r b X O , d t L a i r a h n e g n E y k s e u l B

a d a c i f i s s a l c a e r Á

y o b a C

B e + d 4 5 r a o r s t u s i a m r s e n p 1 2 3 a r m e T t A H a m l 0 e 5 p 3 a / d a . C I F i I a u n d a 0 m i r i d 0 e o t e ã 0 e ç 1 d m a : o é a c i b . i f i a T m x s c D e á s o T s a d R s m l a a C s o l : o a c r u r A t A t o : a o e d r t i m a A e u â r T p r c r r a t e O m i e C P a N t

x o b a C

1 2 3

D T R

s e s o d s o d r o t a t n i c a m . V e f o s 0 i s t o 5 m r e c t a e m o i s 2 i p c e d : i r u o v o u m q ã e c q e d a n r E U

m h O C / I H I H s F n m m o r 3 2 t , 4 5 e 8 4 m : : : o â r a o o R / L P C l

C º 0 6 + a B C T º P 0 o 2 l K e e U p t n , C I i e n I o ] b d i a m n 2 a o x 1 W L E a r V A m , [ 0 3 t u d o 0 1 t d 8 a 0 V m 4 L a 9 r 5 8 3 5 0 y i 9 6 2 2 c e x 4 d i f E p : : : : t : m o n p e r e º . e m o o o i T W P C N T U U I

m h O / B I F H H I s n m m 8 6 o r 0 t 5 . 1 e 6 6 1 2 m : : : o â r a o o R / L P C l

3 0 0 2 / 6 0 / 1 0 s m l o H . S

e i r r a B M . J 3 0 : r 0 o 2 p / 5 o 0 d / 1 a r 0 o : a b t a a l E D

3 0 0 2 / 6 0 / 4 0 n o s t a W . D

k u o H . t p a 3 C 0 r 0 o 2 p / 5 o 0 d / a 4 c 0 i : f i a r t e a V D

o ã ç a l o . s a i c e i c n e â n v r l o a F g

. C º 0 8 B A L + i H s m U a a V 0 F u M n 0 2 W n 0 i 1 3 1 F C º r 3 : 1 : : : : a 0 m l i i i i e e 4 T U i I P C L p 4 e A T t S C n e U I I i b , n i a m o t x a s E F o 5 a r A V u H u s A 0 m o 6 t S B , d 0 a i m m 5 . a 3 r a 0 0 6 c i . 0 c 8 e n , 0 0 n f 3 I 1 1 1 5 3 i 9 p i t m : : o n r º : : : r p a e . m i e e o o o o T P C N T T U I C L

a c . i n s â o r v u l a g g e o s s o e ã t ç i t n a u l e c o i r m s c a i e s c c o e e e s n n r i r t r o n t n F e i

1 1 9 a 7 0 m 0 o c 6 o C d E r I o c a i l l a 1 a a 1 r e - e t d s p 9 u s 7 o v e 0 A l i y p 0 6 s s ) e i m n C a a d s I E p 4 y t e t e . S n R n 5 , B e o L y 0 t e ã N n 5 P n o ç 3 r o p T p e s e N m o t p e m o B o b i u T P C A C s

V 0 5 1 o : d o a ã r ç r e a t l o a s e i t e n d e o m ã a v s i n t e e f T e

C º 0 a 5 r u 4 t o a ã é r ç e p a r a r m e t u e p a t o r a e e m d p i x a m e á t m m i x e a á d l m o e p a ã ç a r a d u t i c a a n . i i r f a e 1 p s m s r d i 6 l a e d 0 m c t S e e e P T A d m

1 . v e R

0 . v e R 4 1 9 e 7 t 0 s 0 e 6 o ã t C I n E e R , o B b N a T c i t l N u B A m m a u n e o d d a c e f i t r i a c p e p m s e e r o a n r m o o c t e B s o y i p o t b u a o c o A u o p o i t x r o e b s a e c v e o d e o S b : a c A i T t l O u N m

. a m e t s i s o d o v i t i r c s e d o t n e m u c o D . I S a m e t s i s a r a p o c i p í t s o c o l b e d a m a r g a i D

Figura E.1 — Diagrama de malha típico para documentação descritiva de sistemas intrinsecamente seguros


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ABNT NBR IEC 60079-25:2009

1 C B 4 0 I I I 5 0 I 0 C i a a i B

a d a c a a i f i m m s e e s a t a s t s l i m i s c e s t o o o s l l ã i s e p e n o a p a o d d a e i r ã o a d ç i v ç r Á a t i n e l r a u a c c q t e s s l n e a r i d o o e o ã ã ç ç d t a o n a c i c h e i f f i i n m s s e u s s s c a a e o l l D D C C

3 T B I I 2 a n o Z

a n a v r i N , k e e r c p U , h b m G d l e i f n e e r G : o ã ç a l a t s n I


a d a c i f i s s a l c a e r Á

4 e t e 6 n 6 i b 6 : a º . G N : r o o d h a n e t u s p e D m o C

a 1 0 1 5 0 e 1 d o r b e a v C

e c a f r e 2 1 t n 6 0 I o 1 I e ã d i ç S e s e t o c e P a f n r i e b t a n G I

b V 1 4 0 0 2 1

o c n a r b

3 o 0 l h o P e t e o m r b r P a e C v

1 2 3 4

1 t 4 d 0 L 4 y o d p n i e T W

6 A o 5 s l a e v V í N

2 B 1 T 0 3 V 8 P 9 S x E e o d s e d t e c a a e f r r i n r e e b t T a i n g

7 0 G o b a C o ã ç n u J 1 0 e B d M a x i a C

o 5 ã 0 ç 0 a t 6 n P e : º m i . l a 6 N e e o d t e h n n e i e t b n a 5 s o S e F G P D

s e l p m i s 1 o 5 t n 0 e S P m a p i u q E

a b c 1 1 1 0 0 0 1 1 1

a b c 1 1 1 0 0 0 1 1 1

8 0 B o b a C 3 T B I I 1 a n o Z

6 B o 5 l s e a í v V N

+ 4 5 e d r a o r s t s u i a 1 m r 0 s e n p 1 1 2 3 a r m e R T t T

S C 5 N 6 I 3 N o A p P i T

5 L 6 0 3 M U 8 F 9 x E

0 1 D o b a C 3 T B I I 0 a n o Z

1 2 3 6 A o 5 s l a e v V í N

6 y 0 t 1 5 P 0 3 r e D 1 o p t T T i e R R T P

o t n s 1 e e 0 l m a p 0 S p i m i u s P q E

e 3 d 0 a p 0 S 2 / . 3 6 A 0 0 r 0 / 2 5 o / 0 p 5 o 0 n d / a a 5 r m o 0 e b : i a P a t . l a H E D k r a 3 h 0 S 0 . 2 P 3 / 0 6 : 0 0 / r 2 o 6 p / 0 o 5 0 n d / o a 6 c 0 m i i f : a r t S i . e a S V D

s o b a c e d s o 2 r t m 8 3 4 e 0 o e 6 p m d o 5 i â t 1 p o o r s , t a o s i t p b e o n b a a r e b e c c a d a 2 1 0 m a c i 2 p i . . . r t p s s - l v v v a n e e e 7 u m e m R R R 0 m o r e c p l G b o r p a i r c o ã n s m 3 7 e r 3 5 o 0 o o 1 i p G t u p o t d i o e t t n o n b 8 o d e a B c a m c - e i 2 d r a d s o - i p n 8 l m n e ã ç 0 b o r B c p a n i b m o c A e d m l 2 s 4 o a r 4 T o t r t o e e n i a p r n e m t i u t â m m r i o a r a r b o p p a t e n m e c p e o d C a º m m c e s , s 2 t a s l a n 0 e o e m e 1 d s r e r i o l p a e - t , a u b o m s 0 d u i s o b g x l 1 n r a a p á á C D o c c m 1 à m D 0 o r 3 e 1 ã a T S u R T ç t R a a r o r r e e t n o i g a s r p t n f m r e e e o S R T P

Figura E.2 — Diagrama típico de instalação de sistemas intrinsecamente seguros



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Anexo F

(informativo) Proteção contra surtos em um circuito intrinsecamente seguro

F.1 Geral Este anexo ilustra uma técnica possível para proteção em um circuito intrinsecamente seguro contra os surtos induzidos pela incidência de raios nas proximidades. Esse tipo de proteção só é aplicável quando uma análise de risco da probabilidade da incidência de raios e suas conseqüências indicarem esta necessidade. O exemplo pretende demonstrar a análise necessária; esta não é a única solução possível.

F.2 Instalações a serem protegidas A Figura F.1 ilustra uma instalação típica na qual o neutro é conectado diretamente à malha de terra. Outras técnicas de aterramento são igualmente aceitáveis. O elemento sensor de temperatura penetra numa gaiola de Faraday de um tanque de armazenamento contendo material inflamável. A resistência do elemento sensor é convertida para um sinal de 4 mA a 20 mA por um conversor com isolação interna. Este sinal é enviado à entrada do computador via uma barreira galvanicamente isolada. O conjunto formado pelo isolador, conversor e elemento sensor necessita ser analisado como sendo um sistema intrinsecamente seguro e é o sistema analisado no Anexo E.

F.3 Surtos induzidos por raios 1 3 6 3 0 0 / 7 6 1 . 0 0 0 . 3 3 O R I E L I S A R B O E L O R T E P o v i s u l c x e o s u a r a p r a l p m e x E

Um cenário possível é a incidência de raio no tanque no ponto X e a corrente resultante ser dispersa pelas fundações do tanque e pelas ligações eqüipotenciais da instalação. Uma tensão transiente (tipicamente de 60 kV) pode surgir entre o topo do tanque (X) e o ponto de entrada no computador ‘0’ volt (Y). O transiente de tensão pode causar o rompimento da isolação galvânica da barreira e do transmissor isolador que pode criar uma centelha secundária no espaço com vapor dentro do tanque, com uma grande probabilidade de explosão.

F.4 Medidas preventivas Um supressor de surto pode ser montado no tanque para proteger a segregação do transmissor, e assim evitar uma diferença de potencial dentro do tanque. O supressor de surto é aterrado ao tanque para preservar a gaiola de Faraday. O supressor de surto multielemento restringe a excursão da tensão (60 V) a um nível que pode rapidamente ser absorvido pela isolação do transmissor. Um segundo limitador de surto é necessário para prevenir que o isolador galvânico e os circuitos de entrada do computador sejam danificados. Esse supressor de surto é normalmente montado na área segura e conectado conforme indicado. O surto em modo comum resultante no isolador não ultrapassa os limites da isolação dentro da barreira galvanicamente isolada. O sistema não é intrinsecamente seguro durante a tensão transiente, porém as elevadas correntes e tensões são removidas das áreas mais perigosas dentro do tanque e estão presentes em locais relativamente seguros nos cabos de interconexão. O sistema é aterrado (ligado) indiretamente em dois pontos e durante o período do transiente o fluxo da corrente circulante é capaz de causar uma ignição. Entretanto, em operação normal os pontos indiretos de aterramento não conduzem, pois requerem uma tensão relativamente elevada (120 V) entre as ligações das conexões da malha de supressão de surto para a circulação de qualquer corrente significativa. É recomendado que esta tensão não exista por tempo significativo e, portanto, os circuitos sejam adequadamente seguros.


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