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Principios Basicos de Proteccion Contra Explosiones
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Definición de Explosión
Por explosión se entiende la reacción exotérmica de una atmósfera explosiva cuya consecuencia inmediata es la generación de una elevada presión y fuego, provocando destrucción.
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OXIGENO
COMBUSTIBLEIGNICIÓN
Evitar la combinación de estos tres elementos:
– Combustible
– Comburente– Fuente de Ignicion
Principio de explosión
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Regulaciones de Seguridad
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Regulaciones de Seguridad
• Gases, Vapores y Nubes
• Polvos
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Gases, Vapores y Nubes.
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Flash Point
Una temperatura con la cual un liquido desarrolla una gran cantidad de vapor que mezclado con el aire produce una mezcla explosiva se le conoce como temperatura de inflamación – Flash Point.
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Substancias Inflamables
• Gas calefactor• Hidrocarburos• Pegamentos y solventes adhesivos• Productos: aditivos para la industria farmacéutica, sabores, aromas
y perfumes artificiales.• Materiales: plásticos, hules, textiles, químicos de limpieza• Proceso de alcoholes y derivados.
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Niveles inferior y Superior de Concentración Vol. %
8,69,52,1C3H8PROPANO
10,380,01,5C2H2ACETILENO
7,215,05,0CH4METANO
7,475,644,0H2HIDROGENO
PRESION MAXIMA KG/CM2
SUPERIORINFERIORFORMULASUBSTANCIA
LIMTES DE EXPLOSION % O2COMPONENTES
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Polvos
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Tipos de polvos
Polvos que pueden producir una explosion son:• Harina• Almidon• Azufre• Poliester• Plastico• Celulosa• Carbon• Aluminio• Magnesio
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Tamaño de las particulas de polvo
Particulas de polvo de 0.02 @ 0.4 mm pueden entrar en ignicion desde concentraciones de 20
gr/m3
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Pruebas a Polvos
• Temperatura de ignición.• Temperatura de auto ignición.• Energía mínima de Ignición.
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Máxima Presión Explosiva
• En tanques y recipientes: aproximadamente de 6
hasta 10 bar.
• En aleaciones en alumnio: hasta 20 bar.
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Velocidad de reacción
cm/seg; Petardeo
m/s; Explosión
Km/s: Detonación
Para eliminar esta propagación se deben utilizar sellos y cortafuegos.
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Capacidad de propagación
• Las mezclas explosivas penetran recintos cerrados.
• Se determina la Máxima Separación Segura Experimental.
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Tabla de la SSME
IIC0.010.2927HIDROGENO
IIC0.010.378.5ACETILENO
IIB0.020.656.5ETILENO
IIA0.030.924.2PROPANO
I0.111.148.2METANO
GRUPOIEC
G100-G0mm
SSMEmm
CONCENTRACION VOL. %
GAS
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Principio Básico de Seguridad
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Principio Básico de Seguridad
Las medidas de seguridad mas usadas son:
Reducir los efectos de una explosión.
Evitar la ignición de una atmósfera explosiva.
Evitar la formación de atmósferas explosivas.
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Evitar la formación de atmósfera explosiva.
- Prevención, restricción de materiales combustibles- Reemplazar materiales combustibles por materiales inof encivos.
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Evitar la formación de una atmósfera explosiva.
- Prevención, restricción de materiales combustibles.• Reducir la cantidad de combustible a emplear.
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Evitar la formación de atmósfera explosiva.
- Prevención, restricción de materiales combustibles– Materiales con un alto nivel de flash point.
Flash point
Flash point
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Evitar la formación de atmósferas explosivas
Ventilación
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Evitar la formación de atmósferas explosivas
Monitoreo de concetración de gases.
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Evitar la formación de atmósferas explosivas
Eliminacion de polvos
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Fuentes de ignición
- Flamas
- Superficies con alta temperatura
- Mecanismos que generen chispa
- Instalaciones eléctricas.
- Electricidad estatica
- Relampagos
- Olas electromagneticas
- Radiación
- Ultrasonido
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Fuentes de ignición no electrico
Superficies con alta temperaturaSuperficies con alta temperatura
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Fuentes de ignición eléctrica.
• Arcos eléctricos y chispas• Corrientes• Eléctricidad estática• Olas Magneticas• Radiación
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Fuentes de ignición no eléctrico
• Elementos de calefacción• Hornos• Placas con alta temperatura• Fricción• Cortadoras
Superficies con alta temperatura.Superficies con alta temperatura.
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Fuentes de ignición no eléctrico
• Flamas • Gases con alta temperatura• Polvos combustibles
Reacciones térmicasReacciones térmicas
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Fuentes de Ignición no eléctrico
Dispositivos mecanicos que producen chispa
Dispositivos mecanicos que producen chispa
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Fuentes de ignición eléctrico
Sistemas eléctricosSistemas eléctricos
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Fuentes de Ignición eléctrica
• Apertura y cierre de contactos• Corrientes• Superficies con alta temperatura
Sistemas eléctricosSistemas eléctricos
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Fuentes de ignición eléctrica
Descarga electrostática
Descarga electrostática
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Fuentes de ignición no eléctrico.
RelampagosRelampagos
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Fuentes de ignición eléctricas
Campos magneticosCampos magneticos
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Fuentes de ignición eléctrica
• Rango de frecuencia: 9kHz to 300GHz • Sistemas de alta frecuencia• Transmiciones• Generadores de alta frecuencia
Campos magneticosCampos magneticos
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Fuentes de ignición eléctrica
Radiación ópticaRadiación óptica
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Fuentes de ignición eléctricas
- Rango de frecuencia: 3 x 1011 Hz up to 3 x 1015 Hz
- Rango espectral óptico: 1000 µm up to 0,1 µm
- Radiacion en las superficies sobre las particulas de polvo
- Laser
Radiación ópticaRadiación óptica
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Fuentes de ignición eléctrica
• Emisiones Ultra Violeta• Tubos de Rayos X• Laser • Substancias radioactivas• Aceleradores• Reactores
RadiaciónRadiación
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Fuentes de ignición no eléctrico
UltrasonidoUltrasonido
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Fuentes de ignición no eléctrico
Compresión adiabática de un gasCompresión adiabática de un gas
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Fuentes de ignición no eléctrico
Reacción QuímicaReacción Química
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Fuentes de ignicion no electrico
• Calentamiento • Oxidación• Descomposición • Polimerización
Reacción QuímicaReacción Química
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Presion liberada en una explosionPresion liberada en una explosion
3 Reduce los efectos de una explosión
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Supreción de la explosión Supreción de la explosión
3 Reduce los efectos de una explosión
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Prevenir los avances de la explosion dentro del tan quePrevenir los avances de la explosion dentro del tan que
3 Reduce los efectos de una explosión
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Áreas Peligrosas
Son lugares que en condiciones normales de operación puede existir:
• Peligro de fuego
• Peligro de explosión
Debido a concentraciones oxigeno con:
• Gases y vapores inflamables
• Líquidos inflamables• Polvos combustibles
• Fibras inflamables dispersas en el aire.
Conceptos importantes en áreas peligrosas:
•Clasificación de áreas.
•Especificación de equipos.
•Métodos de instalación.
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Clasificación de áreas con riesgo de explosión.
Factores a considerar:– Tipo de material peligroso presente– Severidad del peligro
– Probabilidad de una explosión
– Extensión de los limites del área peligrosa
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Sistemas de clasificación de áreas peligrosas para instalaciones eléctricas.
Norteamérica: Clases y Divisiones.Basado en las recomendaciones NEC
Resto del mundo: Zonas, Basado en las recomendaciones IEC
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NEC
Clases
• Clase I: Gases y vapores inflamables
• Clase II: Polvos combustibles.
• Clase III: Fibras inflamables en el aire.
Divisiones
• División 1. Condición normal. Presencia continua de la atmósfera, durante proceso, reparación o mantenimiento.
• División 2. Condición anormal. Presencia ocasional de atmósfera explosiva, fallas de proceso, vecindad con División 1
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IEC
Categoría 3operación normal
muy poco frecuenteó
por períodosbreves
Zona 2Zona 22
Categoría 2
operación normaly
falla de apariciónfrecuente
de modo pocofrecuente
Zona 1Zona 21
Categoría 1
operación normaly
falla de un método
de proteccióno
dos fallasindependientes
de modo continuoo
períodos prolongados
ode modo
frecuente
Zona 0Zona 20
Categoría de equiposegún 94/9/EC
no posibles fuentesde ignición en
Presencia de atmósferaexplosiva
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COMPARATIVO IEC Y NEC
ZONA 2ZONA 1ZONA 0NEC ART. 505
Raras veces bajo condiciones anormales de operación 1 hora/año
Continuamente bajo condiciones normales de operación 10horas/año
NEC ART. 500
ZONA 2 (GAS)ZONA22 (POLVO)
ZONA 1 (GAS)ZONA21 (POLVO)
ZONA 0 (GAS)ZONA20 (POLVO)
IEC
Raras veces o por cortos periodos1 hora/año
Presente ocasionalmente o por falla de equipos10 Horas / año
Continuamente o por largos periodos1000 horas/año
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Grupo de explosión según IEC
HIDROGENO< 0.5 mmC
ETILENO> 0.5 mm < 0.9 mmB
METANO> 0.9 mmA
GASPROPAGACION PARA SEPARACION
GRUPO DE EXPLOSION
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Equivalencia entre IEC y NEC
GRUPO IIAGRUPO DPROPANO
GRUPO IIBGRUPO CETILENO
GRUPO BHIDROGENO
GRUPO IICGRUPO AACETILENO
ZONASDIVISIONESGAS
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Clases de temperatura
18585T6T6
212100T5T5
248120T4A
275135T4T4
320160T3C
329165T3B
356180T3A
392200T3T3
419215T2D
446230T2C
500260T2B
536280T2A
572300T2T2
842450T1T1
Max °FMax. °CDivisionesZonas IEC
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Tipos de Protección
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Tipos de Protección para Atmósferas de Gases Explosivos
• Seguridad Aumentada “Ex e”• Seguridad Intrínseca “Ex i”• Aprueba de flama “Ex d”• Aparatos Presurizados “Ex p”• Sumergido en Aceite “Ex o”• Relleno de Polvo “Ex q”• Encapsulado “Ex m”
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Seguridad Aumentada Ex e
Principio:
Un tipo de protección en el que se aplican medidas a fin de evitar con mayor grado de seguridad la posibilidad de que se registren temperaturas excesivamente elevadas y que se produzcan arcos y chispas en el interior y en las partes exteriores de aparatos eléctricos, que no las produce en sus operaciones normales.
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Seguridad Aumentada Ex e
Proteccion contra entradade polvo y aguaIP 54 como mínimo
Resistencia deImpacto
Al menos 7 Nm
Cables
Separación
Temperatura limitada Proteccion contra carga estatica
Conexión eléctricasin posibilidadde aflojamiento
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Seguridad Aumentada Ex e
Aplicaciones
Cajas terminales y conexiones.
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Aprueba de flama Ex d
Principio:
Un tipo de protección en que las partes que pueden encender una atmósfera explosiva, son colocadas, son colocadas en una caja, la cual puede resistir la presión generada durante una detonación interna de una mezcla explosiva y que evita la propagación de la explosión a la atmósfera circundante.
Interruptores, equipo de control e indicación, tableros de control, motores, transformadores, accesorios de iluminación.
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Ejemplo de una explosión en el interior de un aprue ba de flama
Resistencia a la Presión
Espacio entrecuerda y cuerda
TemperaturaLímite
de Superficie
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Aprueba de flama EX d
Energía PerdidaAtmósferaExplosiva
Explosión interna
Principio Basico del funcionamiento del envolvente antideflagrante.
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Aprueba de flama Ex d
Aplicaciones Con espacio entre cuerda
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Aprueba de flama Ex d
Aplicaciones Con espacio entre tapas planas
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Aparatos Presurizados Ex p
Principio:
Un tipo de protección en el que se evita el ingreso de una atmósfera circundante en la caja del aparato eléctrico manteniendo en el interior de la mencionada caja un gas protector a una mayor presión que la de la atmósfera circundante.
Estaciones de control o para grandes salas de control.
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Función de aparatos presurizados
Preparación: El flujo de un gas inerte dentro del envolvente debe ser la presión superior a la atmósfera circundante.
Purgado: la presión del gas inerte hace que la placa superior se levante para la salida del gas.
Operación: la presión y el flujo constante del gas inerte hace que la atmósfera circundante jamás entre a la caja.
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Relleno de aceite Ex o
Principio:
Un tipo de protección en el que el aparato o parte del aparto es sumergido en aceite de manera tal que la atmósfera explosiva, que puede generarse arriba del aceite o fuera de la caja protectora no pueda encenderse.
Transformadores
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Relleno de Polvo Ex q
Principio:
Un tipo de protección en el que la cubierta del aparato eléctrico esta rellena de un material en estado de gránulos finos de modo que, en las previstas condiciones de operación, cualquier arco que se produzca dentro de la caja de un aparato eléctrico no encenderá la atmósfera circundante.
Transformadores, condensadores, cintas calentadoras, cajas de conexión, ensambles electrónicos.
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Relleno de Polvo Ex q
Aplicaciones
Balastros y dispositivos electrónicos
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Encapsulado Ex m
Principio:
Un tipo de protección en que las partes que pueden encender una atmósfera explosiva, son encerradas dentro de una resina, con resistencia efectiva a las influencias ambientales de modo que esta atmósfera explosiva no pueda ser encendida por chispas o calentamiento, que pudieran generarse dentro del encapsulado.
Solo interruptores de baja capacidad, aparatos de control, equipo de indicación, sensores.
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Encapsulado Ex m
Fusibles pequeños
Dispositivos Electrónicos
Aplicaciones
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Seguridad intrínseca Ex i
Principio:
Un tipo de protección en el que el aparato eléctrico contiene circuitos con seguridad intrínseca, que no tiene posibilidad de provocar una explosión en la atmósfera circundante. Cuando una chispa o efecto térmico en este circuito, producido en la condiciones normales no puede encender una atmósfera circundante.
Equipo de control y medición.
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Seguridad intrínseca Ex i
Aplicaciones
Instrumentación
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Seguridad intrínseca Ex i
Aplicaciones
Terminales HMI
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Equipo de categoría 1 G
Tipos de protección para Zona 0.
Seg. intrinseca tipo ia Ex ia EN 50 020/IEC 60079-11Encapsulado Especial Ex ma EN 60079-18/IEC 60079-18
alt: EN 50 028
Dos tipos independientes de protecciónDos tipos independientes de protecciónEN 60079-26/IEC 60079-26
Tipo de proteccion y metodología.Tipo de proteccion y metodología.EN 60079-26/IEC 60079-26
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Dos tipos independientes de protección
Ambos tipos de protección se deben de basar en los principios de seguridad.
Marcado:EEx d IIC T4/EEx me II T4
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Equipo de categoría 3 G
Tipos de protección para zona 2
Tipo de protección „n“
Ex n EN 60 079-15/IEC 60 079-15alt: EN 50 021
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Estándar no incendiario Ex n_
Principio:
Tipo de protección aplicado a aparatos eléctricos que en condiciones normales de operación no puede encender una atmósfera explosiva.
Ex-Atmosphere
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Tipos de protección Ex n_
EEx n C Equipo de proteccion para contactos
EEx n R Respiraderos Restringidos
EEx n L Energia limitada (Canada &Europe)
EEx n P Presurizacion
EEx n A Equipos no producen chispa.
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Tipos de protección
Proteccion por envolventes tD EN 61241-1/IEC 61241-1
Presurizado pD prEN 61241-4/IEC 61241-4
Seguridad intriseca iD prEN 61241-11/IEC 61241-11
Encapsulado mD EN 61241-18/IEC 61241-18
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Protección por envolvente Ex tD
Principio:
Un tipo de protección depende del IP y Temperatura limitada en la superficie aplicado a protección de los aparatos eléctricos por envolvente para evitar la ignición de una capa o nube de polvo.
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Protección por envolvente Ex tD
Temp de superficie• ≤ Tglow - 75K• ≤ 2/3 Tign
Plasticos
Grado de proteccion IP
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Componentes eléctricos de Categoría 1 D
Características:• Grado de Protección IP 6x• Temperatura de Superficie• Resistencia al Impacto• Dos medios independientes de seguridad
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Componentes eléctricos de Categoría 2 D
Características:• Grado de Protección IP 6x• Temperatura de Superficie.• Resistencia al Impacto.• Un medio independiente de seguridad.
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Componentes eléctricos de Categoría 3 D
Características:• Grado de Protección IP 5x• Temperatura de Superficie• Resistencia al Impacto• Seguro en condiciones normales de operación.
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Aparatos presurizados Ex pD
Principio:
Un tipo de protección que evita la entrada de nubes o capas de polvo en la caja del aparato eléctrico manteniendo en el interior de la mencionada caja un gas protector a una mayor presión.
Estaciones de control y grandes salas de control
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Aparatos presurizados Ex pD
Principio de funcionamiento:
Preparación: El flujo de un gas inerte con una sobre presión interna
Operación: la sobre presión previene el ingreso de la atmósfera circundante.
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Seguridad intrínseca Ex iD
Principio:
El equipo eléctrico el cual es instalado en áreas clasificadas deben de tener circuitos intrínsicamente seguros. Un circuito intrínsecamente seguro no tiene la posibilidad de provocar una explosión en la atmósfera circundante.
Instrumentación y equipos de medición
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Encapsulado Ex mD
Principio:
Un tipo de protección en que las partes que pueden encender una atmósfera circundante están encerradas en una resina de resistencia efectiva a las influencias de los ambientales de modo que una atmósfera explosiva no puede ser encendida por chispas o calentamiento.
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Marcado del tipo de etiqueta
6100/1081-8011II 2 G EEx ed IIC T4
PTB 00 ATEX 0000 0102AC 220V-10%-254V+6% 50-60 Hz
DC 198V-250V ±±±±10% 0,088A IP 66/671x8 W 81-IEC-6040-1 G5 Ta ≤ ≤ ≤ ≤ 50 ° ° ° °C
Made in #####
1 32
6
54
7
PAGINA WEB
1 Nombre y dirección del fabricante 5 Marcado CE
2 Marcado nnuevo según la directiva ATEX 6 Instituto examinador
3 Marcado del tipo de producto 7 Marcado de normativas
4 Marcado del tipo de protección contra Explosiones aplicables para este dispositivo
según IEC
MARCA
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Protección de envolventes eléctricos
IP 54NEMA 13
IP 52NEMA 12 &12K
IP 67NEMA 6 & 6P
IP 52NEMA 5
IP 56NEMA 4 & 4X
IP 54NEMA 3S
IP 54NEMA 3R
IP 54NEMA 3
IP 11NEMA 2
IP 10NEMA 1
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Métodos de instalación
• Entrada directa con cable
• Entrada indirecta con cable
• Entrada directa con conduit
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Cableados mas comunes
• Conduit y cables individualesUsuarios NEC
• Cables agrupados armadosUsuarios NEC e IEC
• Cables agrupados sin armarUsuarios IEC
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ATEX
ATEX 95. Dirigida a los Fabricantes.
Define los requisitos para todos los aparatos y sistemas de protección a emplearse en atmósferas explosivas.
Los fabricantes de aparatos protegidos contra explosiones, deberán mostrar evidencia del aseguramiento de la calidad.
ATEX 137. Dirigida a los Usuarios.
Define los requisitos mínimos para mejorar la seguridad y proteger la salud de los trabajadores expuestos a riesgos en atmósferas explosivas durante el ensamble, la instalación y el mantenimiento.
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¿Usar NEC o IEC?
- Por el fabricante.El Equipo desde su nacimiento esta diseñado para esta aplicación.
En manos del instalador y usuario.Responsabilidad de la seguridad
- Prácticamente no requiere.El uso de materiales plástico no permite la corrosión
-FrecuentePara asegurar la separación de seguridad máxima.
Mantenimiento
- Solo requiere cuidados en las conexiones eléctricas
-Mínimo de 5 Hilos de cuerda-Se debe usar sellos-Herramienta (torquimetro) para asegurar una separación segura máxima en las tapas o cubiertas
Requisitos
-Eventualmente requiere tubería para protección mecánica de los cables.
-Tubería pared gruesa sin costura (CED 40)-Corta Fuegos (Sellos)
Materiales
IECNECAspectos