nbr iec 60079-25

IEC 2003 - ABNT 2009

NORMA BRASILEIRA

ABNT NBRIEC

60079-25

Primeira edio 08.07.2009

Vlida a partir de 08.08.2009

Equipamentos eltricos para atmosferas explosivas Parte 25: Sistemas intrinsecamente seguros

Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Part 25: Intrinsically safe system

ICS 29.260.20 ISBN 978-85-07-01621-2

Nmero de referncia

ABNT NBR IEC 60079-25:200956 pginas

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ii IEC 2003 - ABNT 2009 - Todos os direitos reservados

IEC 2003 Todos os direitos reservados. A menos que especificado de outro modo, nenhuma parte desta publicao pode ser reproduzida ou utilizada por qualquer meio, eletrnico ou mecnico, incluindo fotocpia e microfilme, sem permisso por escrito da ABNT, nico representante da IEC no territrio brasileiro. ABNT 2009 Todos os direitos reservados. A menos que especificado de outro modo, nenhuma parte desta publicao pode ser reproduzida ou utilizada por qualquer meio, eletrnico ou mecnico, incluindo fotocpia e microfilme, sem permisso por escrito da ABNT. ABNT Av.Treze de Maio, 13 - 28 andar 20031-901 - Rio de Janeiro - RJ Tel.: + 55 21 3974-2300 Fax: + 55 21 3974-2346 [email protected] www.abnt.org.br

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Sumrio Pgina

Prefcio Nacional....................................................................................................................................................... iv

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

2 Referncias normativas ................................................................................................................................1

3 Definies.......................................................................................................................................................1

4 Documentao descritiva do sistema .........................................................................................................2

5 Seleo do grupo e classificao ................................................................................................................3

6 Categorias do sistema ..................................................................................................................................3 6.1 Generalidades ................................................................................................................................................3 6.2 Categoria ia.................................................................................................................................................3 6.3 Categoria ib ................................................................................................................................................4

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

8 Fiao de campo............................................................................................................................................4

9 Aterramento e ligao com sistema equipotencial de sistemas intrinsecamente seguros ..................4

10 Proteo contra descargas atmosfricas e outros surtos eltricos........................................................5

11 Avaliao de um sistema intrinsecamente seguro ....................................................................................5 11.1 Generalidades ................................................................................................................................................5 11.2 Anlise de circuitos indutivos......................................................................................................................8 11.3 Falhas na fiao de campo...........................................................................................................................8 11.4 Verificaes e ensaios de tipo .....................................................................................................................8

12 Marcao ........................................................................................................................................................8

Anexo A (normativo) Avaliao de um sistema simples intrinsecamente seguro...............................................9

Anexo B (normativo) Avaliao de circuitos com mais de uma fonte de alimentao .....................................11

Anexo C (informativo) Interconexo de circuitos intrinsecamente seguros lineares e no lineares...............14 C.1 Introduo ....................................................................................................................................................14 C.2 Tipos bsicos de circuitos no-lineares ...................................................................................................18 C.2.1 Parmetros ...................................................................................................................................................18 C.2.2 Informaes fornecidas nos certificados .................................................................................................19 C.3 Interconexo de circuitos intrinsecamente seguros com mais de uma fonte......................................22 C.3.1 Determinao da caracterstica de sada resultante................................................................................22 C.3.2 Avaliao de segurana da interconexo e determinao de capacitncia e indutncia mxima

permissvel ...................................................................................................................................................22 C.3.3 Comentrios suplementares sobre o procedimento utilizando as caractersticas de sada ..............23 C.4 Exemplo ilustrativo de um procedimento utilizando caractersticas de sada .....................................24 C.5 Resumo.........................................................................................................................................................29 C.6 Diagramas ....................................................................................................................................................29

Anexo D (normativo) Verificao dos parmetros indutivos ...............................................................................50

Anexo E (informativo) Formato sugerido para diagramas descritivos e para diagramas de instalao de sistemas intrinsecamente seguros............................................................................................................52

Anexo F (informativo) Proteo contra surtos em um circuito intrinsecamente seguro ..................................55 F.1 Geral..............................................................................................................................................................55 F.2 Instalaes a serem protegidas .................................................................................................................55 F.3 Surtos induzidos por raios .........................................................................................................................55 F.4 Medidas preventivas ...................................................................................................................................55 F.5 Documentao adicional ............................................................................................................................56 F.6 Proteo adicional.......................................................................................................................................56

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Prefcio Nacional

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) o Foro Nacional de Normalizao. As Normas Brasileiras, cujo contedo de responsabilidade dos Comits Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalizao Setorial (ABNT/ONS) e das Comisses de Estudo Especiais (ABNT/CEE), so elaboradas por Comisses de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidade, laboratrio e outros).

Os Documentos Tcnicos ABNT so elaborados conforme as regras das Diretivas ABNT, Parte 2.

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) chama ateno para a possibilidade de que alguns dos elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT no deve ser considerada responsvel pela identificao de quaisquer direitos de patentes.

A ABNT NBR IEC 60079-25 foi elaborada no Comit Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), pela Comisso de Estudo de Equipamentos para Atmosfera Explosiva com Tipo de Proteo por Intrnseca Ex i, Sistemas Ex "i", Fieldbus Ex i (FISCO) e proteo de equipamentos e de sistemas de transmisso utilizando radiao ptica (CE-03:031.04). O Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital n 05, de 11.05.2009 a 09.06.2009, com o nmero de Projeto 03:031.04-007.

Esta Norma uma adoo idntica, em contedo tcnico, estrutura e redao, IEC 60079-25:2003 (Edio 1.0), que foi elaborada pelo Technical Committee TC-31 Equipment for Explosive Atmospheres da IEC, conforme ISO/IEC Guide 21-1:2005.

A aplicao desta Norma no dispensa o respeito aos regulamentos de rgos pblicos que a instalao e os equipamentos devem satisfazer. Podem ser citadas como exemplos de regulamentos de rgos pblicos, as Normas Regulamentadoras do Ministrio do Trabalho e Emprego e as Portarias Ministeriais elaboradas pelo Inmetro contendo o Regulamento de Avaliao da Conformidade (RAC) para equipamentos eltricos para atmosferas explosivas, nas condies de gases e vapores inflamveis e poeiras combustveis.

O Escopo desta Norma Brasileira em ingls 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-users 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 eltricos para atmosferas explosivas Parte 25: Sistemas intrinsecamente seguros

1 Escopo

1.1 Esta parte da ABNT NBR IEC 60079 contm requisitos especficos para projeto e avaliao de sistemas intrinsecamente seguros, tipo de proteo i, destinados a serem utilizados, integralmente ou em parte, em atmosferas explosivas do Grupo II. Esta Norma destinada aos projetistas destes sistemas. Estes podem ser os fabricantes, consultores especialistas ou profissionais da estrutura do usurio final.

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

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

2 Referncias normativas

Os documentos relacionados a seguir so indispensveis aplicao deste Documento. Para referncias datadas, aplicam-se somente as edies citadas. Para referncias no datadas, aplicam-se as edies 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, seleo e montagem de instalaes eltricas

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

3 Definies

Para os efeitos deste documento, as seguintes definies, especficas para sistemas eltricos intrinsecamente seguros, se aplicam. Elas complementam as definies dadas nas ABNT NBR IEC 60079-0 e IEC 60079-11.

3.1 sistema eltrico intrinsecamente seguro conjunto de equipamentos eltricos interconectados conforme documentos descritivos do sistema, no qual os circuitos ou partes destes, destinados a utilizao em atmosferas explosivas, so circuitos intrinsecamente seguros

3.1.1 sistema eltrico intrinsecamente seguro certificado sistema eltrico 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 eltrico intrinsecamente seguro no certificado sistema eltrico conforme 3.1 para o qual o conhecimento dos parmetros eltricos dos componentes do sistema, tais como equipamento eltrico intrinsecamente seguro certificado, equipamento associado certificado e equipamento simples, e o conhecimento dos parmetros fsicos e eltricos da fiao1) de interconexo permitem a inequvoca verificao de que a segurana intrnseca preservada

3.2 documento descritivo do sistema documento no qual os equipamentos eltricos, seus parmetros eltricos e a fiao de interconexo so especificados

3.3 projetista do sistema pessoa responsvel pelo documento descritivo do sistema, com a competncia necessria e autorizado a realizar todas as tarefas pertinentes e a assumir as responsabilidades inerentes em nome do empregador

3.4 mxima capacitncia de cabo (Cc) mxima capacitncia do cabo de interligao que pode ser conectada em um circuito intrinsecamente seguro sem invalidar a segurana intrnseca

3.5 mxima indutncia de cabo (Lc) mxima indutncia do cabo de interligao que pode ser conectada em um circuito intrinsecamente seguro sem invalidar a segurana intrnseca

3.6 mxima relao entre a indutncia e a resistncia do cabo (Lc/Rc) valor mximo da relao entre a indutncia (Lc) e a resistncia (Rc) do cabo de interligao que pode ser conectada em um circuito intrinsecamente seguro sem invalidar a segurana intrnseca

3.7 fonte de alimentao linear fonte de alimentao cuja corrente de sada disponvel determinada por um resistor. A tenso de sada diminui linearmente com o aumento da corrente de sada

3.8 fonte de alimentao no linear fonte de alimentao com relao no linear entre a tenso e a corrente de sada

EXEMPLO Fonte com tenso de sada constante at o limite de corrente controlada por semicondutores.

4 Documentao descritiva do sistema

Uma documentao descritiva deve ser criada para todos os sistemas. A documentao descritiva deve fornecer uma anlise adequada do nvel de segurana proporcionado pelo sistema.

O Anexo E contm exemplos de diagramas tpicos, os quais ilustram os requisitos da documentao descritiva do sistema.

Os requisitos mnimos so os seguintes:

a) diagrama de malha listando todos os equipamentos do sistema;

1) NOTA DA TRADUO: Para as finalidades desta Norma, o termo fiao considerado como sendo um termo genrico que define e engloba, de forma abrangente, todas as interligaes eltricas e os meios utilizados para estas interligaes, exceto as trilhas de circuitos impressos.

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b) identificao do subgrupo, classe de temperatura, categoria e faixa de temperatura ambiente de acordo com as Sees 5, 6 e 7;

c) os requisitos e os parmetros permitidos para a fiao de interligao de acordo com a Seo 8;

d) detalhes dos pontos de aterramento e de ligao ao sistema equipotencial de acordo com a Seo 9. Quando dispositivos de proteo contra surtos so utilizados, uma anlise de acordo com a Seo 10 tambm deve ser includa;

e) se aplicvel, as justificativas das avaliaes do equipamento como equipamento simples de acordo com a IEC 60079-11 devem ser includas. Nos casos em que diversos equipamentos simples so includos, a anlise da somatria de seus parmetros deve ser evidenciada;

f) o documento descritivo do sistema deve ter uma identificao nica;

g) o projetista do sistema deve assinar e datar o documento.

5 Seleo do grupo e classificao

Sistemas eltricos 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 reas classificadas, deve ser atribuda uma classe de temperatura de acordo com as ABNT NBR IEC 60079-0 e IEC 60079-11.

NOTA 1 Em sistemas eltricos 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 eltrico intrinsecamente seguro podem ter diferentes subgrupos (A, B, C). Os equipamentos utilizados podem ter diferentes classes de temperatura e diferentes faixas de temperatura ambiente.

6 Categorias do sistema

6.1 Generalidades

Cada parte do sistema eltrico intrinsecamente seguro destinado ao uso em reas classificadas deve ser associada a uma categoria ia ou ib de acordo com a IEC 60079-11. O sistema completo no necessariamente necessita ser classificado em uma nica categoria.

A documentao descritiva deve especificar a categoria do sistema ou, quando necessrio, a categoria de suas diferentes partes.

NOTA Por exemplo, um instrumento ib, mas projetado para utilizar um sensor ia, tal como um instrumento de medio de pH com seu eletrodo, no qual a parte do sistema at o instrumento ib e o eletrodo com sua conexo ia.

A Seo 11 contm detalhes da avaliao exigida.

6.2 Categoria ia

Quando os requisitos aplicveis para os equipamentos eltricos da categoria ia (ver 5.2 da IEC 60079-11) so 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 aplicveis para os equipamentos eltricos da categoria ib (ver 5.3 da IEC 60079-11) so 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.

7 Temperatura ambiente nominal

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

8 Fiao de campo

Os parmetros eltricos da fiao de interconexo dos quais a segurana intrnseca depende devem ser especificados na documentao descritiva do sistema. Alternativamente, um determinado tipo de cabo pode ser especificado e uma justificativa para a sua utilizao deve ser includa na documentao. Neste caso este cabo deve atender aos requisitos aplicveis da ABNT NBR IEC 60079-14.

Quando aplicvel, a documentao descritiva do sistema tambm deve especificar os tipos de multicabos permitidos, conforme a ABNT NBR IEC 60079-14, que cada circuito especfico pode utilizar. No caso particular quando falhas entre circuitos separados no so consideradas, deve ser includa uma nota no diagrama de malhas do documento descritivo do sistema com os seguintes dizeres: quando o cabo de interligao 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.

9 Aterramento e ligao 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 rea classificada em somente um ponto. O nvel de isolao requerido (exceto em um ponto) deve ser projetado para suportar 500 V no ensaio de isolao de acordo com 6.4.12 da IEC 60079-11. Quando este requisito no for atendido, ento o circuito deve ser considerado aterrado naquele ponto. Mais de uma conexo ao terra 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 estrutura de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-14. Quando um sistema destinado utilizao em uma instalao onde diferenas potenciais significantes (maiores que 10 V) entre a estrutura e o circuito podem ocorrer, a tcnica preferida utilizar um circuito galvanicamente isolado de influncias externas, tais como mudana no potencial do terra em alguma distncia da estrutura. Precauo especial requerida quando parte do sistema destinada a utilizao em reas classificadas como zona 0.

recomendado que o documento descritivo do sistema indique claramente cada ponto ou pontos do sistema que so previstos a serem conectados ao sistema eqipotencial da planta e qualquer requisito especial de tais ligaes. Esta informao pode ser uma referncia ABNT NBR IEC 60079-14. O ponto ou os pontos nos quais o sistema intrinsecamente seguro so conectados ao sistema eqipotencial da planta devem ser determinados de acordo com a ABNT NBR IEC 60079-14.

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10 Proteo contra descargas atmosfricas e outros surtos eltricos

Se uma anlise de risco mostrar que uma instalao particularmente suscetvel a descargas atmosfricas ou outros surtos, precaues devem ser tomadas para evitar possveis riscos.

Se parte de um circuito intrinsecamente seguro for instalado em zona 0, de maneira que exista o risco de ocorrer diferenas de potenciais perigosas ou mesmo destrutivas dentro da zona 0, um dispositivo de proteo contra surto deve ser instalado. Proteo contra surto requerida entre cada condutor do cabo, incluindo a blindagem e a estrutura, caso o condutor ainda no esteja ligado estrutura. O dispositivo de proteo de surto deve ser instalado fora, porm o mais prximo possvel ao limite da zona 0, preferivelmente dentro de 1 m.

Proteo contra surto para equipamentos em zona 1 e zona 2 deve ser includa no projeto dos sistemas para aplicao em reas altamente suscetveis a tais surtos.

O dispositivo de proteo contra surtos deve ser capaz de desviar uma corrente de descarga com valor de pico mnimo de 10 kA (impulso de 8/20 "s de acordo com IEC 60060-1 para 10 operaes). A conexo entre o dispositivo de proteo e a estrutura local deve ter uma rea de seo transversal mnima equivalente a 4 mm2

de cobre. O cabo entre o equipamento intrinsecamente seguro em zona 0 e o dispositivo de proteo de surto deve ser instalado de maneira que fique protegido de descargas atmosfricas. Qualquer dispositivo de proteo de surtos inserido em um circuito intrinsecamente seguro deve ter tipo de proteo adequado para o local da instalao.

Considera-se que a utilizao de dispositivos de proteo contra surtos que interligam o circuito e a estrutura via dispositivos no lineares, tais como tubos de descarga de gs e semicondutores, no afeta adversamente a segurana intrnseca de um circuito, desde que a corrente atravs do dispositivo seja inferior a 10 "A, em operao normal.

NOTA Se o ensaio de isolao de 500 V for realizado sob condies conhecidas, pode ser necessrio desconectar o dispositivo de supresso de surto para no invalidar a medio.

A utilizao de tcnicas de supresso de surto em sistemas intrinsecamente seguros deve ser sustentada por uma anlise adequadamente documentada em relao ao efeito de aterramento mltiplo indireto, considerando-se o critrio citado acima. A capacitncia e indutncia do dispositivo de supresso de surto devem ser consideradas na avaliao do sistema intrinsecamente seguro.

O Anexo F apresenta alguns aspectos do projeto de proteo contra surto de um sistema intrinsecamente seguro.

11 Avaliao de um sistema intrinsecamente seguro

11.1 Generalidades

Se um sistema contiver equipamentos que no atendam individualmente IEC 60079-11, este sistema deve ser analisado como um todo. O sistema deve ser analisado como se fosse um nico equipamento. Um sistema categoria ia deve ser analisado de acordo com os critrios de 5.2 da IEC 60079-11. Um sistema categoria ib deve ser analisado de acordo com os critrios de 5.3 da IEC 60079-11. Alm das falhas no equipamento, as falhas da fiao de campo indicadas em 11.3 devem ser consideradas.

NOTA 1 reconhecido que a aplicao de falhas ao sistema como um todo menos restritiva que a aplicao de falhas a cada equipamento; mesmo assim, considerado que um nvel de segurana aceitvel obtido.

Quando toda a informao necessria estiver disponvel, permitido aplicar a contagem de falhas ao sistema como um todo, mesmo utilizando equipamentos em conformidade com a IEC 60079-11. Esta uma soluo alternativa mais usual da comparao direta das caractersticas de entrada e sada de equipamentos analisados ou ensaiados em separado. Quando um sistema contm 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 j foram consideradas e nenhuma considerao adicional destas falhas ser necessria. Quando um sistema contm uma nica fonte de alimentao, os parmetros de sada da fonte j consideram possveis falhas nos cabos, conseqentemente estas falhas no precisam mais ser consideradas. O Anexo A contm detalhes adicionais da anlise desses circuitos simples.

Quando equipamentos podem interligar circuitos intrinsecamente seguros separados, por exemplo, uma termorresistncia com duas resistncias com enrolamentos separados, os circuitos interligados devem ser avaliados como um nico circuito.

Quando um sistema intrinsecamente seguro contm mais de uma fonte de alimentao linear, o efeito das fontes combinadas deve ser analisado. O Anexo B apresenta a anlise a ser utilizada nas combinaes mais freqentes.

Se um sistema intrinsecamente seguro contiver mais de uma fonte de alimentao, e uma ou mais destas fontes forem no lineares, o mtodo de avaliao descrito no Anexo B no pode ser utilizado. Para este tipo de sistema intrinsecamente seguro, o Anexo C explica como a anlise do sistema pode ser realizada se a combinao contiver somente uma fonte de alimentao no linear.

NOTA 2 Se uma orientao especializada adicional for necessria, recomendado que esta seja obtida junto a organismos competentes.

A Figura 1 apresenta os princpios da anlise de sistema.

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Analisar o sistema intrinsecamente

seguro

No O equipamento est

em conformidade com a

IEC 60079-11?

Utilizar os princpios da IEC 60079-11

O sistema deve ser ensaiado e marcado

conforme IEC 60079-11

Sim

Sim

Apenas uma fonte de alimentao linear

utilizada? Seguir o Anexo A

Emitir um documento de descrio do

sistema

No

Sim As fontes de alimentao so

lineares? Seguir o Anexo B


sistema

No

Utilizar as recomendaes do

Anexo C e/ou consultar um especialista


sistema

Figura 1 Anlise do sistema

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11.2 Anlise de circuitos indutivos

Quando um equipamento tiver indutncia e resistncia bem definidas, atravs de sua documentao ou construo, a segurana em relao aos aspectos indutivos do sistema deve ser confirmada pelo processo definido no Anexo D.

11.3 Falhas na fiao de campo

Ao projetar um sistema que requeira consideraes sobre falhas na fiao de campo, as seguintes devem ser aplicadas:

a) interrupo de qualquer nmero de condutores da fiao de campo;

b) curto-circuito entre qualquer nmero de condutores da fiao de campo e tambm entre estes e a blindagem;

c) falha atravs do sistema eqipotencial da estrutura ou armao em qualquer ponto. Para a finalidade desta anlise deve ser considerado que o caminho de retorno atravs da estrutura ou armao tenha impedncia zero e no introduza qualquer tenso ou corrente no circuito.

Os parmetros aceitveis de interconexo dos cabos devem ser calculados utilizando um fator de segurana de 1,5 em conformidade com 10.4.2 da IEC 60079-11.

11.4 Verificaes e ensaios de tipo

Quando necessrio conduzir verificaes e/ou ensaios de tipo para garantir que um sistema seja adequadamente seguro, deve ser utilizado o mtodo especificado na Seo 10 da IEC 60079-11.

12 Marcao

Todo equipamento do sistema deve ser claramente identificado. No caso de equipamentos simples, aceitvel a utilizao de uma etiqueta de identificao (tag) no equipamento, rastrevel na documentao da instalao.

O requisito mnimo que o documento descritivo relevante do sistema seja prontamente rastrevel. Uma tcnica aceitvel a da utilizao de uma numerao de malha nica, que identifique a documentao da malha, a qual referencia a documentao descritiva do sistema.

Se o sistema contiver equipamentos avaliados ou ensaiados separadamente em conformidade com a IEC 60079-11, cada equipamento mantm sua marcao 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)

Avaliao de um sistema simples intrinsecamente seguro

Esta anlise simples somente aplicvel quando o sistema considerado utilizar apenas uma fonte de alimentao.

O procedimento de determinao da aceitabilidade do sistema simples, ilustrado pelo exemplo da Figura A.1, deve ser como segue:

a) determinar a categoria ou a subdiviso do grupo do sistema com base nas informaes individuais dos dois equipamentos certificados. O sistema adota sempre a condio mais restritiva aplicao. Portanto, se qualquer dos equipamentos for ib, ento o sistema ib. O subgrupo determinado pelo menos sensvel IIC, IIB, IIA em ordem decrescente de sensibilidade. No exemplo ilustrado pela Figura A.1 o sistema se torna Ex ia IIC. permitido que partes diferentes do sistema tenham categorizaes e classificaes diferentes. Nestas circunstncias, recomendado que a documentao descritiva do sistema defina claramente as partes individuais do circuito;

b) verificar os parmetros de tenso, corrente e potncia como segue:

Uo # Ui

Io # Ii

Po # Pi

Quando a resistncia de entrada efetiva do equipamento intrinsecamente seguro for especificada, o clculo da corrente de entrada permitida pode incluir este parmetro. No exemplo ilustrado no existe problema;

c) determinar a classe de temperatura do equipamento intrinsecamente seguro, a qual pode depender dos parmetros de corrente ou potncia da fonte;

d) a capacitncia mxima permitida para o cabo [Cc] a capacitncia permitida pela fonte de alimentao [Co] menos a capacitncia efetiva de entrada do equipamento intrinsecamente seguro [Ci] que Cc = Co Ci;

e) a indutncia mxima permitida para o cabo [Lc] a indutncia permitida pela fonte de alimentao [Lo] menos a indutncia efetiva de entrada do equipamento intrinsecamente seguro [Li] que Lc = Lo Li;

f) quando a fonte de alimentao for de limitao linear por resistor, a relao Lc/Rc permitida determinada em conformidade com o Anexo D.

Algumas fontes de alimentao podem ser bidirecionais, por exemplo, barreiras de segurana a diodo de derivao, destinadas a sinais de corrente alternada. Nestas circunstncias, o efeito de ambas as polaridades de sada deve ser considerado.

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rea classificada rea no classificada

Equipamento intrinsecamente seguro Sistema Equipamento associado

Ex ia IIC T4 Ex ia IIC [Ex ia] IIC

Ui 30 V Uo 28 V

Ii 120 mA Io 93 mA

Pi 1,2 W Po 0,65 W

Li 10 "H Lo 3 mH

Ci 1 nF Lc/Rc 54 "H/$

Co 83 nF

Parmetros do cabo

Lc 3 mH

Lc/Rc 54 "H/$

Cc 82 nF

Figura A.1 Interconexo de equipamento intrinsecamente seguro com equipamentos associados

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Anexo B (normativo)

Avaliao de circuitos com mais de uma fonte de alimentao

Esta anlise somente aplicvel quando as fontes de alimentao consideradas utilizam a limitao de sada linear resistiva. No aplicvel a fontes de alimentao que utilizam outras formas de limitao de corrente.

No Anexo B da ABNT NBR IEC 60079-14 existe um procedimento simplificado, que fornece resultados conservativos que garantem a segurana da instalao e pode ser utilizado como alternativa para este anexo.

Quando houver mais de uma fonte de alimentao e as interconexes forem feitas sob condies controladas, de maneira a proporcionar segregao adequada e estabilidade mecnica em conformidade com a IEC 60079-11, estas so consideradas sujeitas a falhas de abertura ou curto-circuito, porm no inverso de polaridade ou troca da ligao em srie para paralelo ou vice-versa. Interconexes em bastidor ou painel, quando executadas em local com controle de qualidade e recursos de ensaio adequados, so exemplos do grau de integridade requerido.

A Figura B.1 ilustra a combinao srie usual. Esta situao srie resulta em uma tenso de circuito aberto, Uo

como sendo U1 + U2, mas a possibilidade da tenso ser U1 U2 no considerada. Para a segurana do sistema,

trs tenses U1, U2 e Uo = U1 + U2 so consideradas juntas com suas correspondentes correntes I1 e I2 e suas

combinaes.

21

21 o RR

UUI

%

%&

Cada um dos trs circuitos equivalentes deve ter sua segurana avaliada utilizando a Tabela A.1 da IEC 60079-11. Os valores de Lo, Lo/Ro e Co devem ser estabelecidos para cada circuito e os valores mais restritivos devem ser

utilizados no circuito equivalente considerado.

Em todas as circunstncias deve ser utilizado um fator de segurana de 1,5 na determinao destes valores.

NOTA Quando as duas tenses forem somadas, o circuito combinado definir o valor da capacitncia. No entanto, a indutncia e a relao Lo/Ro podem ser determinadas por um dos circuitos individuais. A mnima indutncia nem sempre coincide com a mxima corrente do circuito resultante e a mnima relao Lo/Ro pode no ser coincidente com a mnima

indutncia.

recomendado que a mxima potncia transfervel de cada circuito equivalente seja determinada. A mxima potncia transfervel do circuito combinado somente ser a soma da potncia disponvel de cada circuito quando as fontes tiverem a mesma corrente de sada.

Quando as fontes de alimentao so conectadas em paralelo como na Figura B.2, as trs correntes I1, I2 e

Io = I1 + I2 devem ser consideradas com suas respectivas tenses U1, U2 e

21

12 21o

RR

RURUU

%

%&

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Cada um dos trs circuitos equivalentes deve ter sua segurana avaliada utilizando a Tabela A.1 da IEC 60079-11. Os valores de Lo, Lo/Ro e Co devem ser estabelecidos para cada circuito e os valores mais

restritivos devem ser utilizados no circuito equivalente considerado. A mxima potncia transfervel de cada um dos trs circuitos equivalentes deve ser determinada. A mxima potncia transfervel do circuito combinado ser a soma da potncia disponvel de cada circuito somente quando as fontes tiverem a mesma tenso de sada.

Quando duas fontes de alimentao so conectadas ao mesmo circuito intrinsecamente seguro e as suas interconexes no so realizadas atravs de interconexes confiveis bem definidas como ilustrado na Figura B.3, existe a possibilidade de que as fontes de alimentao sejam conectadas tanto em srie como em paralelo. Nestas circunstncias, todos os possveis circuitos equivalentes devem ser avaliados, seguindo ambos os procedimentos definidos acima. Os parmetros de sada mais restritivos e os circuitos equivalentes devem ser utilizados na definio da integridade do sistema intrinsecamente seguro.

O equipamento para rea classificada pode conter uma fonte de energia, como, por exemplo, baterias internas, e possuindo conseqentemente parmetros de sada significativos. Neste caso, a anlise do sistema deve incluir a combinao desta fonte de alimentao com qualquer outra fonte de alimentao no equipamento associado. Tal anlise deve normalmente incluir a inverso de polaridade devido possibilidade de falha na fiao de campo.

Uma vez estabelecidos os circuitos representativos equivalentes, eles podem ser considerados alimentados por uma nica fonte, e o procedimento definido no Anexo A pode ser utilizado para avaliar se o sistema como um todo possui um nvel de segurana aceitvel.

Quando duas ou mais fontes de alimentao com diferentes tenses de sada so interconectas, a corrente resultante pode causar dissipao adicional nos circuitos de regulao. Quando os circuitos tiverem limitadores de corrente resistivos convencionais, considera-se que a dissipao adicional no afetar adversamente a segurana intrnseca.

Analisar tambm

U1

I1

e

U2 I2

Uo = U1 + U2

U1 + U2

R1 + R2Io =

U1 C1

I1 L1

R1 L1/R1

U2 C2

I2 L2

R2 L2/R2

Parmetros de sada

Fonte dealimentao 1

Fonte de alimentao 2

+

+

Figura B.1 Fontes de alimentao conectadas em srie

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Analisar tambm

U 1 I 1

e

U 2 I 2

U o = U 1 + U2

U 1 + U2

R 1 + R2I o =

U 1 C 1

I 1 L 1

R 1 L 1 /R1

U 2 C 2

I 2 L 2

R 2 L 2 /R2

Parmetros de sada



+

+

Figura B.2 Fontes de alimentao conectadas em paralelo

U1 C1

I 1 L1

R 1 L1/R1

U2 C2

I 2 L2

R 2 L2/R2

rea classificada rea no classificada

Equipamento intrinsecamente seguro Equipamento associado

Srie

U o = U 1 + U2

U 1 + U 2

R 1 + R 2 I o =

Paralelo

I o = I 1 + I 2

U 1R 2 + U2R1

R 1 + R2U o =

1

2

Legenda

1 Fonte de alimentao 1

2 Fonte de alimentao 2

Figura B.3 Fontes de alimentao deliberadamente no conectadas

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Anexo C (informativo)

Interconexo de circuitos intrinsecamente seguros lineares e no lineares

Este assunto foi detalhadamente analisado por um tempo considervel, mas ainda continua em desenvolvimento. Este documento representa a opinio considerada de uma das maiores entidades de certificao e tem sido extensivamente revisado. atualmente o melhor conhecimento disponvel e apresentado neste anexo para que uma maior experincia da sua aplicao seja obtida.

O projeto e a aplicao de fontes de alimentao no lineares requerem conhecimento especializado e acesso a recursos de ensaios apropriados. Quando um organismo de avaliao da conformidade acreditado certifica uma determinada fonte de alimentao como adequadamente segura, ento possvel projetar um sistema em conformidade com esta Norma. Qualquer condio particular relativa ao sistema deve ser claramente estabelecida na documentao que o acompanha.

Na anlise de segurana de uma combinao de fontes de alimentao no lineares, deve-se considerar que a interao dos dois circuitos pode causar um aumento considervel de dissipao nos componentes do circuito de regulao. recomendado combinar apenas uma fonte de alimentao com regulao por semicondutores com fontes lineares e/ou trapezoidais.

C.1 Introduo

As regras de instalao da ABNT NBR IEC 60079-14 permitem a combinao de vrios circuitos intrinsecamente seguros por interconexo. Isto tambm inclui o caso que envolve vrios equipamentos associados (isto , equipamentos ativos em operao normal ou somente em condio de falha; ver 12.2.5.2 da ABNT NBR IEC 60079-14). Neste caso no necessrio envolver um organismo de certificao ou um profissional especialista, desde que seja comprovado atravs de clculo ou ensaio que a interconexo no invalida a segurana intrnseca.

A comprovao por ensaio deve ser realizada utilizando o equipamento de centelhamento padro, de acordo com a IEC 60079-11, considerando o fator de segurana da combinao dos equipamentos eltricos. Neste caso, devem ser consideradas as condies de falha mais desfavorveis que geram a ignio abordagem pelo pior caso. Este mtodo de comprovao na prtica enfrenta dificuldades e usualmente reservado para organismos de certificao.

Uma avaliao por clculo da interconexo pode ser realizada facilmente apenas para os circuitos resistivos, se as fontes de alimentao envolvidas tiverem uma resistncia interna linear como mostrado na Figura C.1 a). Neste caso, podem ser utilizadas as curvas de ignio da IEC 60079-11, aplicando o mtodo descrito na ABNT NBR IEC 60079-14, Anexo A, ou a Figura C.7 e Figura C.8 desta Norma.

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Uo

+

U

IR

U

Uo

R

Io I

Figura C.1 a) Caractersticas lineares

+

UQ Uo U

IR

Uo

UQ

U

R

Io I

Figura C.1 b) Caractersticas trapezoidais

+

UoU

I

Ik

U

Uo

Io I

Figura C.1 c) Caractersticas retangulares

Figura C.1 Circuito equivalente e curvas caracterstica de sada de circuitos resistivos

O primeiro passo avaliar os novos valores mximos de tenso e corrente resultantes da combinao dos equipamentos associados. Existe uma conexo em srie quando os equipamentos associados so combinados como ilustrado na Figura C.2 a). Os mximos valores de tenso de circuito aberto, Uo, dos subconjuntos

individuais so somados e o mximo valor das correntes de curto-circuito, Io, dos subconjuntos considerado.

Existe uma conexo em paralelo em um arranjo como ilustrado na Figura C.2 c). As correntes de curto-circuito so somadas e o maior valor de tenso de circuito aberto considerado.

Se o arranjo dos equipamentos no for claramente definido em relao polaridade (como na Figura C.2 e)), ento pode haver uma conexo srie ou paralelo, dependendo da condio de falha considerada. Neste caso, a soma das tenses e a soma das correntes devem ser consideradas separadamente. Os valores mais desfavorveis devem ser considerados como base.

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+

+ +

2 UU

Uo1 Uo2

I

1

Figura C.2 a) Conexo srie com soma de tenso

+ +

1

+

+

Uo1 Uo2

2 U

I

U

Io1 Io2

Figura C.2 b) Conexo em srie com soma de tenso e possvel soma de corrente

Io1 Io2

Uo1 Uo2

+

I

I

1

U

+ +

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

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Io1 Io2

Uo1 Uo2

+

I

I

1

U

+ +

+

Figura C.2 d) Conexo em paralelo com soma de corrente e a possvel soma de tenso

Io1 Io2

+

I

I

1

U

+ +

+

U

Figura C.2 e) Conexo em srie ou paralelo com soma de corrente e a soma de tenso

Figura C.2 Soma de corrente e/ou tenso para interconexes

Aps determinar os novos valores mximos de corrente e tenso, a segurana intrnseca do circuito combinado deve ser verificada por meio das curvas de ignio da IEC 60079-11, levando em conta o fator de segurana para o circuito resistivo, e os novos valores mximos permissveis da indutncia externa Lo e da capacitncia externa

Co devem ser determinados. Entretanto o procedimento da ABNT NBR IEC 60079-14, Anexo A, possui os

seguintes pontos fracos:

' as indutncias mximas permissveis so vlidas apenas para uma tenso mxima de 24 V;

' a ocorrncia simultnea de indutncia e de capacitncia no considerada.

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Ao se proceder com base apenas nas tenses de circuito aberto e correntes de curto-circuito, o fator de segurana diminui efetivamente do valor desejado de 1,5 para aproximadamente 1,0 na faixa de tenso acima de 20 V. Isso parece ser aceitvel, porque a interconexo conforme ABNT NBR IEC 60079-14 em geral somente pode satisfazer a categoria ib, mesmo que todos os equipamentos individuais atendam categoria ia. Entretanto, no caso de baixas tenses, o fator de segurana pode cair consideravelmente abaixo de 1,0. Esta abordagem, portanto, no adequada em relao segurana.

Caso uma ou mais fontes ativas dentro de um circuito possuam caractersticas no lineares, as avaliaes com base apenas nas tenses de circuito aberto e nas correntes de curto-circuito no satisfazem as condies de segurana.

Na prtica, so utilizadas fontes com caracterstica trapezoidal (ver Figura C.1 b)) e o uso de dispositivos eletrnicos limitadores de corrente conduz a fontes com caracterstica retangular (ver Figura C.1 c)). Para tais circuitos, as curvas de ignio da IEC 60079-11 no podem ser utilizadas. Esta Norma, portanto, descreve um mtodo que permite avaliar a segurana por meio de diagramas da combinao de malhas incluindo circuitos no lineares. Um novo modelo matemtico computadorizado de anlise de ignio por centelha permite obter os valores mximos da indutncia e da capacitncia no circuito para ambos os tipos de fontes no lineares, e com o fator de segurana desejado.

O procedimento apresentado aqui aplicvel zona 1 e aos grupos IIC e IIB. recomendado que seja enfatizado que est sendo aqui proposta uma ferramenta para a interconexo; sua utilizao para a definio dos parmetros de segurana intrnseca de circuitos individuais ou equipamentos somente faz sentido em caso de circuitos lineares ou de caracterstica retangular simples.

C.2 Tipos bsicos de circuitos no-lineares

C.2.1 Parmetros

Para avaliar a segurana intrnseca de circuitos ativos, necessrio conhecer a resistncia interna e a tenso da fonte. No caso mais simples, a fonte pode ser caracterizada por dois valores eltricos (constantes), tenso Uo e

resistncia interna Ri ou tenso Uo e corrente de curto-circuito Io (ver a Figura C.1 a)). Uo freqentemente

determinado por diodos Zener. Uo e Io so valores mximos que podem ocorrer sob as condies de falha

definidas na IEC 60079-11. No caso da Figura C.1 a), a caracterstica linear. Na prtica, apenas poucos circuitos podem ser representados desta maneira simples.

Uma bateria, por exemplo, montada com um resistor externo de limitao da corrente, no possui resistncia interna constante. A tenso da fonte tambm se altera em funo do nvel de carga. Para analisar o comportamento de tais circuitos prticos, estes podem ser representados por circuitos simples equivalentes que devem, obviamente, ter no mnimo a mesma capacidade de causar uma ignio do que o circuito real. No caso acima, da bateria, deve ser considerada a mxima tenso de circuito aberto como sendo Uo e a resistncia

externa como sendo Ri conforme a Figura C.1 a). Esse circuito equivalente possui uma caracterstica linear.

Circuitos no lineares podem tambm ser reduzidos, usualmente para os dois tipos bsicos mostrados nas Figuras C.1 b) e C.1 c). A fonte com caracterstica trapezoidal (Figura C.1 b)) consiste em uma fonte de tenso, uma resistncia e componentes adicionais de limitao de tenso (por exemplo, diodos Zener) nos terminais de sada. A caracterstica retangular da Figura C.1 c) tem a corrente limitada por um regulador eletrnico de corrente.

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Se considerada a potncia de sada de circuitos diferentes, torna-se bvio que se aplicam diferentes valores-limite de ignio, pois a centelha ignio tambm uma carga do circuito e sua influncia sobre a fonte de alimentao deve ser considerada. A mxima potncia disponvel da fonte, mostrada na Figura C.1 a), :

Pmax = Uo ( Io

e para a caracterstica trapezoidal (Figura C.1b)) :

Pmax = UQ ( Io (para Uo > ( UQ), ou

Pmax = Uo ( (UQ Uo)/R (para Uo # ( UQ).

A caracterstica trapezoidal da Figura C.1 b) torna-se a caracterstica retangular da Figura C.1 c) quando UQ tende

ao infinito, sendo:

Pmax = Uo ( Io.

Para a completa descrio eltrica de uma fonte, dois parmetros so necessrios para as caractersticas linear e retangular e trs parmetros para a caracterstica trapezoidal (Tabela C.1).

Tabela C.1 Parmetros necessrios para descrio da caracterstica de sada

Caracterstica Parmetros necessrios

Linear, Figura C.1 a) Uo, Io ou Uo, R

Trapezoidal, Figura C.1 b) Uo, UQ, R ou Uo, R, Io ou Uo, UQ, Io

Retangular, Figura C.1 c) Uo, Io

C.2.2 Informaes 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 so combinados com seus circuitos intrinsecamente seguros, sempre existe um certificado de conformidade disponvel contendo os correspondentes parmetros eltricos.

A primeira etapa em qualquer avaliao relacionada segurana deve ser a determinao da caracterstica e dos parmetros eltricos associados ao circuito individual. Normalmente os arranjos do circuito e a construo interna do equipamento no so conhecidos pelo usurio ou pelo operador, e deve-se utilizar os dados eltricos informados no certificado de conformidade.

Os valores normalmente informados so: tenso de circuito aberto (Uo), corrente de curto-circuito (Io)

e normalmente a mxima potncia disponvel (Po). Partindo destes valores, possvel em muitos casos deduzir

qual a caracterstica do equipamento.

Exemplo (valores mximos):

Uo = 12,5 V

Io = 0,1 A

Po = 313 mW

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Como Po um quarto do produto da tenso de circuito aberto pela corrente de curto-circuito, pode ser deduzido

que h efetivamente, neste exemplo, um circuito com caracterstica linear (Figura C.1 a)).

Exemplo (valores mximos):

Uo = 20,5 V

Io = 35 mA

Po = 718 mW

Neste caso Po o produto da tenso de circuito aberto pela corrente de curto-circuito e, portanto, h um circuito

com caracterstica retangular como na Figura C.1 c).

Em certos casos, os valores para potncia, corrente e tenso no correspondem com os exemplos apresentados acima, pois a potncia informada especificada para a condio estacionria (o efeito do aquecimento de componentes conectados subseqentemente) e os valores de corrente ou tenso so informados na condio dinmica (ignio por centelha). Em situaes onde existe dvida, essencial verificar qual caracterstica de circuito deve ser considerada como referncia na interconexo em relao ignio por centelha.

No caso de uma caracterstica trapezoidal, a informao no certificado de conformidade normalmente no suficiente para determin-la. O terceiro parmetro, UQ ou R, no informado (ver Tabela C.1).

Quando R fornecido como parmetro adicional, existe um risco menor de se confundir a caracterstica do circuito. Geralmente, por esta razo, R informado no certificado de conformidade. O parmetro UQ (Figura C.1b) pode ser

determinado como sendo UQ = Io ( R.

Na maioria dos casos, o certificado de conformidade tambm informar a caracterstica dos circuitos no lineares.

Segue abaixo um exemplo.

Valores mximos (caracterstica trapezoidal):

Uo = 13,7 V

Io = 105 mA

R = 438 $

Po = 1 010 mW

A Figura C.3) ilustra a caracterstica trapezoidal e a Figura C.3b) mostra o circuito de segurana equivalente.

O clculo mostrado a seguir:

UQ = Io ( R = 46 V e

Po = (UQ Uo) ( Uo/R = 1 010 mW

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I

U

46 V

13,7 V

0 105 mA

Figura C.3 a) Caractersticas de sada

I

U

+

46 V 13,7 V

438

Figura C.3 b) Circuito equivalente

Figura C.3 Caracterstica de sada e circuito equivalente de uma fonte com caracterstica trapezoidal

Desta maneira, podem-se obter os dados necessrios para a interconexo do certificado de conformidade. Quando estes dados no esto disponveis em certificados antigos, os valores devem ser obtidos junto ao fabricante do equipamento ou no organismo de certificao de produto.

Ao projetar circuitos intrinsecamente seguros recomendado minimizar o nmero de interconexes e combinao de subconjuntos. Na prtica, este objetivo nem sempre pode ser atingido porque tambm necessrio considerar condies de falha. Isto significa que alguns equipamentos no atuam como fontes em condies normais, mas devem ser considerados como fontes em caso de falhas.

As entradas passivas dos equipamentos como, por exemplo, transdutores de medio, registradores grficos etc. podem do ponto de vista de segurana, tambm agir como fontes ativas. Portanto os valores mximos indicados no certificado de conformidade devem ser considerados. Como resultado, as caractersticas operacionais do circuito podem divergir substancialmente das de segurana. Os valores informados no certificado de conformidade da tenso em circuito aberto Uo e da corrente de curto-circuito Io para o circuito considerado so estabelecidos,

em alguns casos, apenas para condies de transientes. Por outro lado, o valor da potncia estabelecido para condies estticas, devendo ser considerado para a elevao da temperatura dos componentes conectados.

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C.3 Interconexo de circuitos intrinsecamente seguros com mais de uma fonte

C.3.1 Determinao da caracterstica de sada resultante

As caractersticas de sada dos circuitos a serem combinados, e os quais so considerados como fontes, devem ser conhecidas (ver C.2). necessrio verificar como os circuitos so interconectados, seja em operao normal ou sob condies de falha. Com base nesta anlise deve-se considerar a soma das tenses, a soma das correntes, ou ambas as somas de correntes e tenses.

Se fontes combinadas forem conectadas em srie e no forem vinculadas de outra maneira, por exemplo, por terra (Figura C.2 a)), ento, independentemente da polaridade das fontes, somente possvel a adio das tenses. A caracterstica de sada resultante convenientemente encontrada por adio grfica. Assim, para o valor de cada corrente, as tenses das fontes individuais so somadas. A curva de linha pontilhada na Figura C.2 apresenta as caractersticas resultantes nos diferentes casos.

No circuito srie apresentado na Figura C.2 b) existe, uma conexo comum entre ambas as fontes de tenso na carga. Neste caso, a adio de corrente somente pode ser excluda se a polaridade de ambas as fontes for garantida com relao segurana, assim como o fluxo de corrente na direo indicada na figura (por exemplo, para certas barreiras de segurana). Para fontes que podem ter a polaridade trocada operacionalmente ou sob condies de falha, tanto a soma da tenso como a de corrente devem ser consideradas (ver Figura C.2 e)).

No circuito paralelo da Figura C.2 c), a soma de corrente somente possvel se, com fontes bipolares, dois plos forem conectados em cada caso. A soma de tenso no possvel nesse caso e a caracterstica resultante gerada por adio grfica dos valores individuais de corrente.

Se somente um plo de cada fonte for conectado a outro (Figura C.2 d)), a soma de tenso somente pode ser excluda se a polaridade das fontes for assegurada conforme indicado na figura e considerando todas as circunstncias (por exemplo, com barreiras de segurana). Caso contrrio, tanto a soma de tenso como a de corrente devem ser consideradas (ver Figura C.2 e)).

Se vrios circuitos forem conectados a uma malha na qual interconexes devem ser consideradas arbitrariamente (Figura C.2e)), dependendo das condies de falha, uma conexo em paralelo ou em srie pode ser formada. Neste caso, tanto a soma de corrente como a de tenso devem ser consideradas. Como ambos os casos no so possveis simultaneamente, as caractersticas resultantes por soma de corrente e por soma de tenso devem ser analisadas separadamente. Esse procedimento tambm necessrio 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 ser no sentido de uma maior segurana.

C.3.2 Avaliao de segurana da interconexo e determinao de capacitncia e indutncia mxima permissvel

Uma vez determinada caracterstica resultante para o circuito conforme detalhado em C.3.1, o prximo passo ser a anlise da segurana intrnseca. Para este objetivo, os diagramas das Figuras C.7 e C.8 devem ser utilizados. Estas figuras apresentam a curva-limite para fonte de caracterstica linear (curva pontilhada) e retangular (curva contnua), com indutncia especificada e os valores mximos resultantes de corrente e tenso do circuito sob anlise. Alm disso, existem curvas para determinar a maior capacitncia externa permissvel para ambos os casos (caractersticas linear e retangular). A Tabela C.2 apresenta uma viso geral.

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ABNT NBR IEC 60079-25:2009


Tabela C.2 Relao entre diagramas, grupos de equipamento e indutncias

Figura Grupo Indutncia permissvel

Lo

Figura C.7 a) 0,15 mH

Figura C.7 b) 0,5 mH

Figura C.7 c) 1 mH

Figura C.7 d) 2 mH

Figura C.7 e)

IIC

5 mH

Figura C.8 a) 0,15 mH

Figura C.8 b) 0,5 mH

Figura C.8 c) 1 mH

Figura C.8 d) 2 mH

Figura C.8 e)

IIB

5 mH

Para avaliar a segurana intrnseca, selecionar primeiramente o grupo de equipamento e ento a indutncia total requerida para a combinao. Se somente pequenas indutncias (que no a indutncia concentrada, mas apenas a indutncia de comprimentos curtos de cabos) forem consideradas, ento recomendado que o diagrama com a menor indutncia seja selecionado (por exemplo, Figura C.7 a) para Grupo IIC e Figura C.8 a) para Grupo IIB).

A caracterstica de sada resultante obtida do respectivo diagrama. Se, de acordo com C.3.1 os adicionais de corrente e tenso forem considerados, ento ambas as caractersticas resultantes devem ser indicadas nos grficos.

Sendo assim possvel determinar diretamente se a combinao de fontes junto com a indutncia para aquele diagrama e o grupo selecionado intrinsecamente seguro. A curva caracterstica resultante da soma no deve interceptar a curva-limite para a fonte retangular em qualquer ponto do diagrama. Alm disso, o ponto definido no diagrama pela curva caracterstica da soma da mxima tenso e da mxima corrente deve estar abaixo da curva para a fonte linear.

A capacitncia mxima permissvel do circuito resultante encontrada como o menor valor de Co das duas

famlias de curvas, sendo o mais alto valor de Co que no interceptado pela caracterstica de sada resultante

para o limite linear e para o limite retangular. Se uma maior capacitncia permissvel Co for exigida para o

propsito de uma aplicao, ento ela pode ser obtida comeando com o diagrama de menor indutncia. A mesma aproximao pode tambm ser usada quando a caracterstica de sada resultante intercepta a curva para a indutncia limite de fonte linear ou retangular. Se, ainda para o menor valor de indutncia nos diagramas (0,15 mH), a curva-limite relevante for excedida no Diagrama IIC, ento recomenda-se a utilizao dos diagramas de IIB. Se esses limites tambm forem excedidos, ento a combinao no intrinsecamente segura para o Grupo IIB.

C.3.3 Comentrios suplementares sobre o procedimento utilizando as caractersticas de sada

O procedimento descrito em C.3.1 e C.3.2 para avaliao de segurana de interconexes de circuitos intrinsecamente seguros baseado no trabalho de pesquisa fundamental e modelos matemticos. O mtodo de clculo atual fornece resultados diferentes daqueles do relatrio anterior.

No futuro, capacitncias um tanto maiores sero permissveis em uma faixa de tenso menor. Para maiores tenses, a diferena pode ser de at 3 vezes. Em contraste com os diagramas do relatrio anterior, a curva-limite para o circuito puramente resistivo omitida nas Figuras C.7 e C.8; mas ele inerentemente estabelecido atravs dos limites indutivos. Adicionalmente, as curvas-limite para fontes lineares estavam aqui inseridas. Fora isto, o processo grfico permanece o mesmo em geral.

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O mtodo grfico baseado em uma simplificao das caractersticas reais da fonte para uma caracterstica linear abstrata, bem como para as fontes retangulares, em comparao com curvas de valores-limites associados. Somente no caso em que a fonte real tem caracterstica linear ou retangular, o fator de segurana pode ser obtido do diagrama com a garantia de ser exatamente 1,5. Em algumas das fontes mais complexas, pode ser benfico construir um envoltrio com caracterstica linear ou retangular para que o fator de segurana seja preservado. Se for tirado proveito de ambos os critrios limites, o fator de segurana real pode ser levemente menor (entretanto sempre maior que 1). Este um resultado da reduo das condies do circuito real usado neste mtodo grfico simples. Opinies de especialistas em geral indicam que isto aceitvel, quando considerando instalaes em zona 1.

Utilizando os diagramas dados nas Figuras C.7 e C.8, a interao da indutncia e da capacitncia (circuito misto) sempre considerada. recomendado que o procedimento seja tambm utilizado para a combinao de circuitos puramente lineares (caracterstica de sada de acordo com a figura C.1 a). O mtodo especificado no distingue entre indutncias ou capacitncias concentradas e aquelas derivadas de parmetros distribudos em cabos. Quando ocorrerem tempos de transmisso de at 10 "s nos cabos, do ponto de vista atual, no necessria a avaliao de tais diferenas. O clculo baseado em elementos concentrados apia-se no lado seguro e no causa severa limitao na prtica, em contraste com mtodos de clculo anteriores.

A vantagem deste procedimento que toda informao relacionada aos dados de segurana pode ser obtida a partir de um nico diagrama. Entretanto, recomendado comparar adicionalmente a mxima capacitncia conforme a Tabela A.2 da IEC 60079-11, obtida a partir da mxima tenso de circuito aberto, com a capacitncia obtida por este procedimento, que em certos casos fornece uma capacitncia permissvel maior. Os valores utilizados devem ento ser os da IEC 60079-11, pois interpretaes incorretas podem surgir.

Os valores obtidos da mxima indutncia e capacitncia externas permissveis so aqueles da combinao total, ou seja, as indutncias e capacitncias de todos os equipamentos individuais, os quais so os vistos pelas conexes externas do equipamento.

O procedimento de clculo utilizado para os diagramas mostrados no desvia significativamente dos resultados obtidos nos ensaios de ignio durante as pesquisas do projeto. conhecido que os numerosos resultados experimentais tm uma incerteza na faixa de 10 %. O motivo o mtodo de ensaio e o prprio aparelho de faiscamento. O mtodo aqui apresentado no considera que possam ocorrer maiores desvios.

C.4 Exemplo ilustrativo de um procedimento utilizando caractersticas de sada

No exemplo da Figura C.4, o analisador com amplificador est localizado na rea classificada e energizado por uma fonte de alimentao intrinsecamente segura (I). O sinal de sada do amplificador intrinsecamente seguro (sinal de 0 mA a 20 mA) alimenta um indicador digital (II) e um registrador (III).

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1

2

3

II III

4 5

6

I

IV

7

EEx ib IIB

Adio Corrente/Tenso Circuito interconectado Ex ib IIB

Po = 1,9 W, Uo = 28,7 V, Io = 264 mA

Lo = 0,5 mH, Co = 400 nF

Legenda

1 sala de controle

2 sala de chaveamento

3 campo (rea classificada) 4 valores mximos do indicador digital (operacionalmente

passivo):12 V, 133 mA, 0,4 W, caractersticas lineares

5 valores mximos do gravador (operacionalmente passivo): 1 V, 31 mA, 10 mW, caracterstica linear

6 valores mximos da fonte de alimentao: Ex ib IIB 15,7 V, 100 mA, 1,57 W, Lo # 1 mH, Co # 650 nF regulao

eletrnica de corrente, caracterstica retangular

7 analisador com amplificador (equipamento intrinsecamente seguro)

Figura C.4 Exemplo de uma interconexo

O analisador um equipamento intrinsecamente seguro; a fonte de alimentao, o indicador digital e o registrador so equipamentos associados conforme definio da IEC 60079-11. Em operao normal, apenas a fonte principal uma fonte ativa efetiva, enquanto o indicador digital e o registrador so passivos. Entretanto para anlises de segurana, os valores mais elevados possveis so considerados como base, e so encontrados nos certificados de conformidade para os trs dispositivos quando em condies de falha.

A seguinte informao est disponvel.

I. Fonte de alimentao

Sada com tipo de proteo Ex ib IIB

Valores mximos

Uo = 15,7 V

Io = 100 mA

Po = 1,57 W

Lo = 1 mH

Co = 650 nF

Caracterstica de sada retangular (Figura C.1c))

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II. Indicador digital

Entrada com tipo de proteo Ex ib IIC

Valores mximos

Uo = 12 V

Io = 133 mA

Po = 0,4 W

Lo = 1,8 mH

Co = 1,4 "F

Caracterstica de sada linear (Figura C.1 a))

III. Registrador

Entrada com tipo de proteo Ex ib IIC

Valores mximos

Uo = 1 V

Io = 31 mA

Po = 10 mW

Lo = 36 mH

Co = 200 "F

Caracterstica de sada linear (Figura C.1a))

Com o arranjo na Figura C.4, e dependendo das condies de falha no analisador, tenses ou correntes podem ser adicionadas como na Figura C.2 e). As caractersticas individuais e as caractersticas somadas da tenso e corrente so mostradas na Figura C.5.

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00.1

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0 31 100 133 200 264 300

I

U V

U

I mA

30

28,7

15,715

12

10

1

I

II

III

18,7 V100 mA

Figura C.5 Soma das caractersticas para o circuito da Figura C.4

A fim de verificar a segurana intrnseca, as somas das duas caractersticas so traadas 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 adio de tenso obviamente o ponto crtico o mais prximo do limite indutivo da fonte retangular, mas no o alcana. Neste ponto teoricamente a mais alta potncia de 1,9 W alcanada.

Desde que ambas as caractersticas resultantes da combinao no cruzem as curvas de limite indutivo para as fontes linear e retangular nas Figuras C.6 a) e C.6 b), o ensaio de segurana possui resultado positivo. Para a mxima tenso (28,7 V) da caracterstica resultante neste exemplo, a mxima capacitncia permissvel da combinao da famlia 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 capacitncia de 618 nF mais elevado que o valor de 400 nF estabelecido aqui.

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12

IIB; 0,5 mH

40

35

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25

20

15

10

5

0

0 100 200 300 400 500Io mA

300 nF

500 nF

1

F

2 F

5

F

10 F

Uo V

Legenda

1 Limite indutivo para fonte retangular

2 Limite indutivo para fonte linear

Figura C.6 a) Adio de corrente

40

35

30

25

20

15

10

5

0

300 nF

500 nF

1

F

2 F

5

F

10 F

Uo V

1

2

IIB; 0,5 mH

0 100 200 300 400 500Io mA

Legenda



Figura C.6 b) Adio de tenso

Figura C.6 Adio de corrente e/ou tenso para o exemplo dado na Figura C.4

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ABNT NBR IEC 60079-25:2009


Os valores resultantes para a combinao so os seguintes:

Grupo IIB

Valores mximos

Uo = 28,7 V

Io = 264 mA

Po = 1,9 W

Lo = 0,5 mH

Co = 400 nF

Neste exemplo, devido ao fato dos equipamentos associados (fonte de alimentao, indicador digital e o registrador) no terem valores de indutncia ou capacitncia efetiva nas entradas/sadas intrinsecamente seguras, os valores mximos de capacitncia e indutncia podem ser utilizados para equipamentos intrinsecamente seguros (analisador) e para cabos de interconexo.

C.5 Resumo

No projeto e construo de automao dos processos de plantas em indstrias qumicas e petroqumicas, freqentemente necessrio combinar vrias partes certificadas de equipamento com circuitos intrinsecamente seguros.

As prticas de instalao indicadas na ABNT NBR IEC 60079-14 permitem ao projetista, construtor ou operador de uma instalao eltrica em uma rea classificada manipular tais combinaes por sua prpria responsabilidade. Deve ser realizado um clculo ou ensaio para provar a segurana da interconexo. Como geralmente o operador no possui nenhuma estrutura laboratorial para ensaio (o equipamento necessrio no est disponvel ao operador), permitido um procedimento de clculo adequado. A ABNT NBR IEC 60079-14 at agora tem fornecido apenas um procedimento exclusivo para fontes com resistncia interna puramente linear, o que nem sempre resulta em uma configurao segura. Na prtica, entretanto, fontes com caractersticas no lineares so comuns, e at agora a combinao destas fontes era somente possvel com a ajuda de equipamentos de laboratrio.

Um mtodo foi ento desenvolvido para permitir que a avaliao de segurana seja feita por meio de diagramas para a combinao de redes com circuitos lineares e no lineares. O procedimento descrito aqui aplicvel para grupos IIB e IIC e para reas classificadas por zona 1.

A parte bsica do procedimento a soma grfica das caractersticas de sada das fontes intrinsecamente seguras envolvidas. As caractersticas resultantes so ento plotadas em um diagrama no qual a segurana intrnseca dos circuitos resistivos, indutivos, capacitivos e combinados possa ser avaliada (isto , com uma carga simultaneamente indutiva e capacitiva). Uma vantagem significativa deste procedimento que toda informao das condies limite relacionadas aos dados de segurana pode ser obtida de um s diagrama. O fator de segurana exigido de 1,5 j incorporado aos diagramas.

C.6 Diagramas

O diagrama na Figura C.9 includo de maneira que possa ser utilizado para cpia em uma transparncia. Os diagramas autocalculados para soma de tenso ou corrente podem ento ser colocados nos diferentes diagramas limites (em escala comum) para avaliao. Nas pginas seguintes os diagramas limites de acordo com a Tabela C.2 so fornecidos em uma escala comum e tambm em uma escala otimizada.

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1 F

2 F

5 F

10

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15

10

5

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0 100 200 300 400 500Io mA

1

2

IIC; 0,15 mH

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

Legenda



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

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2

F

5 F

10

F

Uo V

0 100 200 300 400 500Io mA

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF1

2

IIC; 0,15 mH

Legenda



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

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5 F

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F

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25

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15

10

5

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70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 50 100 150 200 250Io mA

300

1

2

IIC; 0,5 mH

Legenda



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

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5

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F

2 F

5

F10

F

Uo V

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 100 200 300 400 500Io mA

1

2

IIC; 0,5 mH

Legenda



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

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40

50 nF

1 F

2 F

5

F

10 F

Uo V

35

30

25

20

15

10

5

0

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 50 100 150 200Io mA

IIC; 1 mH

1

2

Legenda



Figura C.7 c) Diagrama para 1 mH

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F

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70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 100 200 300 400 500Io mA

1

2

IIC; 1 mH

Legenda



Figura C.7 c) Diagrama para 1 mH (continuao)

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1

F

2 F

5

F

10 F

Uo V

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10

5

0

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 40 80 120Io mA

20 60 100 140

1

2

IIC; 2 mH

Legenda



Figura C.7 d) Diagrama para 2 mH

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2 F

5

F10

F

Uo V

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 100 200 300 400 500Io mA

1

2

IIC; 2 mH

Legenda



Figura C.7 d) Diagrama para 2 mH (continuao)

Exem

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OLE

O B

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ABNT NBR IEC 60079-25:2009


40

50 nF

1

F

2 F

5

F

10

F

Uo V

35

30

25

20

15

10

5

0

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 30 60 90Io mA

20 40 80 100

30 nF

10 70 120

1

2

IIC; 5 mH

Legenda



Figura C.7 e) Diagrama para 5 mH

Exem

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O B

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1

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2

F

5 F10 F

Uo V

70 nF

100 nF

150 nF

200 nF

300 nF

500 nF

0 100 200 300 400 500Io mA

1

2

IIC; 5 mH

50 nF

Legenda

1 Limite indutiv

nbr iec 60079-25

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