El documento describe los requisitos y normas para equipos eléctricos destinados a ser utilizados en atmósferas potencialmente explosivas. Explica los dos mecanismos por los que un circuito puede causar una explosión, y clasifica los equipos en grupos y categorías dependiendo del tipo de gas presente y nivel de protección requerido. También describe los diferentes métodos de protección como la seguridad intrínseca y especifica los requisitos para circuitos, componentes y marcado de equipos según las directivas ATEX.

2. Introducción
Aquellos equipos destinados a ser utilizados en
atmosferas potencialmente explosivas debe
cumplir rigurosas normas para garantizar que
no sean los desencadenantes de incidentes.
Industrialmente es muy habitual la presencia o
posible presencia de atmosferas peligrosas
tanto por el propio objeto de la industria como
por la necesidad de utilizar gases inflamables
en muchos procesos.

3. Existen dos mecanismos por los que un circuito eléctrico puede
producir la inflamación de un gas :
•Por chispas o arcos eléctricos.
•Temperatura elevada.
En general , los equipos que presenten algún tipo de protección
están marcados con un símbolo distintivo.
Figura 1 Símbolo de los equipos que presentan protección ante atmosferas explosivas

4. Para determinar los requerimientos que deben
satisfacer los equipos que se emplean en estos
lugares, las normas anteriores distinguen
equipos de grupos I y II, y dentro de ellos se
realizan diferentes clasificaciones en función,
principalmente, de la peligrosidad del
ambiente:

5. Equipos del grupo I: Equipos destinados a
minas en los que puede haber presencia de
grisú o polvos combustibles. Se distinguen dos
categorías:
Categoría M1: Son equipos que deben
funcionar en presencia de una atmosfera
explosiva.
Deben tener un nivel de protección muy alto,
de forma que en funcionamiento normal no
pueda inflamar la atmosfera presente ni aunque
se produzcan uno o incluso dos fallos en el
equipo

6. Categoría M2: Son equipos de deben tener un nivel
de protección alto de forma que en funcionamiento
normal no pueda inflamar la atmosfera o cuando se
manipulan de forma descuidada.
Serán retirados cuando se detecta la presencia de una
atmosfera explosiva.

7. Equipos del grupo II: Destinados a atmosferas
explosivas que no sean minas de carbón.
En este grupo los gases presentes pueden ser
cualesquiera.
Se clasifican los gases según el riesgo de inflamación
en causa de chispa o arco eléctrico:
Categoría A: comprende a hidrocarburos como el
metano, propano, etc.
Categoría B: el etileno, metilacetileno, acido
cianhídrico, etc.

8. Categoría C: El hidrogeno, el acetileno y el bisulfuro
de carbono.
Un gas de categoría C inflama mas fácilmente a causa
de chispa que uno de categoría B o A

9. Inflamación debido a temperaturas superficiales
elevadas en los equipos.
Temperaturas superficiales excesivas :
T1: temperatura máxima 450ºC
T2: temperatura máxima 300ºC
T3: temperatura máxima 200ºC
T4: temperatura máxima 135ºC
T5: temperatura máxima 100ºC
T6: temperatura máxima 85ºC

10. Peligrosidad de la zona:
Zona 0: aquella en la que la atmosfera peligrosa esta presente de manera
permanente o durante largos periodos de tiempo. Los equipos destinados a
estas zonas deben tener un nivel de protección muy alto de forma que no
produzcan la inflamación ni en funcionamiento normal ni aunque se
produzca uno o incluso dos fallos en el propio equipo.
Zona 1: aquella donde es probable la presencia de atmosfera explosiva en
condiciones normales. Los equipos destinados a estas zonas deben tener un
nivel de protección alto, garantizando que no provoquen la inflamación ni en
funcionamiento normal ni aunque se produzca un fallo.
Zona 2: es improbable la presencia de atmosferas explosivas salvo que se
produzca una avería o durante breves periodos de tiempo. La únicas
exigencias para los equipos es que no produzcan la inflamación en
funcionamiento normal

11. Métodos de Protección
Por inmersión en aceite (símbolo Ex o).
Por sobrepresión interna (símbolo Ex p).
Por relleno pulverulenteo (símbolo Ex q).
Por envolvente antideflagrante (símbolo Ex d).
Por seguridad aumentada (símbolo Ex e).
Por seguridad intrínseca (símbolo Ex i): se distinguen
dos subcategorías: ia, ib.
Por encapsulado (símbolo Ex m).

13. El grado de protección que proporcionan estos
métodos no es igual, por lo que para zonas de tipo 0
solo se permite la protección ia, que es la mas segura.
Para zonas tipo 1, es valido cualquiera de los métodos
anteriores (también ia).

14. Ejercicio:
Se dispone de un determinado equipo para la
utilización en atmosferas explosivas que viene
etiquetado con el siguiente código: EEx ia IIA T4.
¿Cuál es el significado de estos códigos?
EEx: indica que es un equipo destinado a ser usado en
atmosferas explosivas.
ia: Indica que el método de protección es de seguridad
intrínseca ia. Por lo tanto incluso aunque se produzcan
dos fallos en el equipo seguirá siendo seguro . Seria
adecuado para ser usado en una zona de tipo 0
(también 1 y 2).

15. IIA: Se trata de un equipo del grupo II para gases que
entran dentro de la categoría A (por ejemplo etileno).
No pueden usarse con gases del grupo B o C.
La temperatura superficial máxima es de 135 C. Los
gases presentes deberán tener una temperatura de
inflamación mayor.

16. SEGURIDAD INTRINSECA
La seguridad intrínseca consiste en evitar que un
sensor, un instrumento o un circuito de bajo
voltaje trabajando en un área peligrosa generen
suficiente energía como para activar un gas
volátil.
Por ejemplo, suponga que se desea medir la
temperatura de un combustible guardado en un
tanque de almacenamiento.

17. El método de protección de seguridad intrínseca (ia o
ib) es el que tiene una relación mas directa con el
equipo eléctrico o electrónico.
La filosofía de la seguridad intrínseca consiste en que
la energía que maneja el circuito sea inferior a la que
se necesitaría para producir inflamación del gas
debido a chispas y en que las temperaturas de los
componentes son suficientemente reducidas

18. Para el calculo de un circuito de modo que no exista riesgo
de chispas que sean capaces de inflamar el gas hay que
tener en cuenta en primer lugar, que las atmosferas
peligrosas están clasificadas en grupo I, IIA, IIB y IIC
En términos generales, los cálculos deben de realizarse
aplicando un factor de seguridad de 1,5 para tensiones y
corrientes
Además, los cálculos se realizan atendiendo al riesgo de
chispas en tres circuitos básicos: Resistivo, capacitivo e
inductivo.

19. V
R
I
10 100
0,01
0,1
1
Tensión de alimentación (V)
Corrientemínimadeignición(A)
IIA
IIB
IIC
I
RIESGO DE INFLAMACION DEBIDO A CHISPAS
Circuitos resistivos

20. Se dispone de un circuito resistivo como el de
la figura. Alimentado a una tensión máxima
de 24 V. ¿Cual seria la máxima corriente que
podría circular, por el circuito para que no
exista riesgo de inflamación por chispa con un
gas de grupo IIC? ¿Cual seria la resistencia de
menor valor óhmico y de tolerancia 5% que se
podría utilizar?

21. La corriente máxima a 24V es
aproximadamente de 261mA
261mA/1,5=174mA
24V/174mA=137,9Ω
R=145.2Ω

22. R
V
C
1
Tensión mínima de ignición (V)
IIC
10 100 1000
0,01
0,1
1
10
100
1000
Capacidad(F)
IIA
IIB
Circuitos inductivos y capacitivos

23. Se dispone de un circuito electrónico cuya tensión
máxima de alimentación es de 15 V.
La suma de las capacidades de todos los
condensadores qua componen el circuito es de 200
nF (incluyendo las tolerancias para el peor caso,
según indican las normas)
¿Cumple con los criterios de seguridad intrínseca
para el grupo IIC?

24. 15*1,5=22,5V
Valor aproximado es de =0,58uF
Cumple con el criterio de seguridad.

25. RIESGO DE INFLAMACION DEBIDO A
TEMPERATURAS ELEVADAS
Para evaluar el riesgo por temperatura se clasifican en
clase 1, Tl, T2.. T6, como ya se ha mencionado En
principio deberá de garantizarse que ninguna de las
partes del equipo (desde los componentes hasta las
pistas de circuito impreso) supere la máxima
temperatura de la clase correspondiente.
Para garantizar el diseño las normas indican cual es la
máxima corriente que puede circular por un cable de
cobre de una determinada sección para que la
temperatura sea inferior a la de inflamación dentro de
la clasificación que corresponda.

26. Zona peligrosa
DEPÓSITO
Sensor
Fuente de
alimentación
Visualización
220 V 2
2
Sala de control,
zona no peligrosa
Necesidad de interfaz entre circuitos

27. Barreras zéner
Resistencia limitadora
de la corriente, RL
Puesta a tierra
Vz
Fusible

28. Barreras zéner
Resistencia limitadora
de la corriente, RL
Puesta a tierra
Fuente de
alimentación
Fase
Neutro
Tierra
220 V
Fusible
Barrera zéner
Zona segura Zona peligrosa
Derivación
Corriente
máxima=VZ/RL
Vz
Sensor,
instrumento de
medida

29. Para alimentar un circuito de seguridad intrínseca se
dispone de un fuente de alimentación de 12 V. La barrera
zener esta formada por tres zener de 15 V. Cual debería de
ser el valor de la resistencia limitadora para que la barrera
pudiera ser denominada como [EEx ia]IIC
15V= 1,35A
1,35/1,5=0,9A

30. Problemática de la conexión a tierra
Fuente de
alimentación
Fase
Neutro
Tierra
220 V
Fusible
Barrera zéner
Zona segura Zona peligrosa
Vz
Sensor,
instrumento de
medida
Tierra
A
Tierra
Caída de tensión
B

31. Problemática de la conexión a tierra
Tierra
Fuente de
alimentación
Fase
Neutro
Tierra
220 V
Barrera
zéner
Zona segura Zona peligrosa
Tierra
Aislamiento
galvánico
Termopar

32. Certificación
Los equipos de seguridad intrínseca deben certificarse, generalmente,
por medio de un organismo independiente que garantice el
cumplimiento de las normas.
Sin embargo, la norma considera que determinados componentes o
conjunto de componentes se pueden utilizar sin necesidad de
certificado, aunque deben cumplir las normas de seguridad intrínseca .
Dicho material se denomina simple y comprende
•Componentes pasivos como interruptores, cajas de conexión,
potenciómetros y dispositivos simples con semiconductores.
•Fuentes de almacenamiento de energía con parámetros bien definidos
como condensadores o inductancias.
•Fuentes generadoras de energía (como termopares y células
fotoeléctricas) que no produzcan más de 1,5V, 100mA y 25mW.

33. Además, para que un material sea considerado como simple
deben cumplirse determinados aspectos: por ejemplo, que la
seguridad de un material simple no se obtenga por medio de otros
dispositivos que limiten la tensión y/o la corriente. Así una fuente
de energía que produzca mas de 1,5V en la que se limite la tensión
mediante un zener para que no supere 1,5V, no puede ser
considerada como un material simple (aún produciendo menos
de 100mA y 25mW).
Entre el material no simple se encuentra el que contenga circuitos
integrados, dispositivos piezoeléctricos, baterías, etc. Y deberá ser
certificado para que pueda utilizarse en atmosferas explosivas.
Además, cuando el material simple siempre forma parte de un
material que contenga otros circuitos eléctricos, el conjunto
deberá ser certificado.

34. SISTEMAS DE PROTECCIÓN IP EN CAJAS
ENVOLVENTES

37. Directivas ATEX
Clasificación de los grupos y temperaturas

39. Temperaturas para el grupo II
Clasificación de las zonas

40. Modos de Protección
Organismos para la Normalización

41. Marcado Según ATEX

42. Ejemplo

43. Ejemplo 2