Entenent les zones ATEX en la pràctica
- 13/04/2026
La zona 0 no sempre és l'opció correcta: Entenent les zones ATEX a la pràctica
Per què la protecció contra explosions és una realitat industrial
Les atmosferes potencialment explosives no formen part de les operacions normals a moltes aplicacions industrials. On sigui que hi hagi gasos, vapors, boires o pols inflamables, sempre hi ha risc d'explosió. (Per a una explicació detallada del que es requereix perquè passi una explosió, consulteu l'article tècnic «Protecció contra explosions en la tecnologia de medició de pressió»). Exemples típics es troben a la indústria química, el subministrament d'energia, les plantes de biogàs o el processament de dissolvents. Aplicacions més modernes, com ara la infraestructura d'hidrogen o els sistemes de distribució de gas, també s'inclouen en aquests àmbits.
Tot i això, en seleccionar la tecnologia de mesurament adequat, sorgeix una altra pregunta crucial: A quina zona s'ubica el punt de mesurament?
Gasos inflamables i aplicacions típiques
Molts processos industrials impliquen deliberadament l‟ús de substàncies inflamables. L'hidrogen, el metà o diversos hidrocarburs, per exemple, s'utilitzen com a fonts d'energia, gasos de procés o primeres matèries químiques. Alhora, en nombroses aplicacions poden generar-se atmosferes explosives com a subproducte del procés. Això pot ser degut a l'evaporació de dissolvents, l'atomització de líquids o la fugida de gasos.
Alguns exemples típics són:
- Plantes d'hidrogen i estacions de servei de H2
- Compressió i distribució de gas
- Plantes de processament químic
- Plantes de biogàs i energia
En aquests entorns, els equips elèctrics s'han de dissenyar de manera que no puguin actuar com a font d'ignició.
Mesura de pressió en atmosferes potencialment explosives
El mesurament de pressió té un paper fonamental en aquestes aplicacions. Entre altres coses, es fa servir per monitoritzar tancs, canonades, compressors i reactors de procés. Per això, els transmissors de pressió solen instal·lar-se precisament en llocs on poden ser presents barreges de gasos explosives.
A més de la precisió del mesurament i l'estabilitat a llarg termini, cal garantir que el dispositiu no pugui provocar una ignició sota cap circumstància. Per tant, els dispositius per a atmosferes potencialment explosives estan subjectes a directrius, normes i procediments d'homologació específics.
La pregunta clau: Quina zona hi està realment implicada
En seleccionar un dispositiu adequat, no només és decisiu el medi, sinó sobretot la zona de risc on s'instal·la el punt de mesura. La classificació per zones descriu la freqüència amb què es pot produir una atmosfera explosiva en un lloc específic.
A la pràctica, sorgeix un error comú: si es fa servir un gas inflamable, s'assumeix automàticament la classe de risc més alta. En realitat, però, les plantes industrials varien molt quant a la freqüència amb què es pot produir una atmosfera explosiva.
Per exemple, mentre que una barreja explosiva pot ser present de forma contínua dins d'un tanc, en zones de canonades ben ventilades sol produir-se només ocasionalment o únicament en cas d'avaria. Precisament per aquest motiu, el sistema ATEX distingeix entre les zones 0, 1 i 2.
Per tant, la correcta classificació del punt de mesura és crucial per seleccionar la tecnologia de mesura de pressió adequada.
Zones ATEX: El principi bàsic
Les atmosferes potencialment explosives no es defineixen únicament per la presència d‟una substància inflamable, sinó per la probabilitat que es produeixi una explosió. En base a això, les plantes industrials es classifiquen a diferents zones de risc.
La classificació es fa com a part d‟una avaluació de riscos per part de l‟operador o dissenyador de la planta. Factors com la probabilitat de fuites, la ventilació, les condicions del procés o el mode d'operació tenen un paper decisiu en aquesta classificació.
Zona 0
Descriu zones on hi ha una atmosfera explosiva de manera contínua, prolongada o freqüent. Alguns exemples típics inclouen l'interior de dipòsits, recipients o reactors de procés on hi ha una presència constant de gas inflamable.
Zona 1
Es refereix a zones on es pot produir ocasionalment una atmosfera explosiva durant el funcionament normal. Això pot ocórrer, per exemple, a prop de vàlvules, compressors o possibles punts de fuites.
Zona 2
Cobreix zones on no es produeix una atmosfera explosiva durant el funcionament normal i, si es produeix, només està present durant un període curt. Normalment es tracta de zones ben ventilades de la instal·lació o de la perifèria de les canonades.
Important: la classificació de zones descriu l'entorn, no l'equip. Només a partir d'aquesta base es determinen els conceptes de protecció admissibles per als equips elèctrics.
Relació entre zones i categories d'equips
A la Zona 0, se solen utilitzar sistemes de protecció que prevenen de forma fiable la ignició fins i tot en cas de fallada, com ara equips intrínsecament segurs.
A la Zona 1, també es poden utilitzar altres principis de protecció, com ara productes amb carcasses antideflagrants, que contenen de manera segura qualsevol possible explosió a l'interior de l'equip.
A la Zona 2 s'utilitzen sistemes de protecció que no generen fonts d'ignició durant el funcionament normal i estan dissenyats per prevenir espurnes o sobreescalfament.
Per tant, la correcta assignació entre zona i categoria d'equip és crucial per a una planificació del sistema segura i alhora rendible:
Zona 0 => Categoria 1
Zona 1 => Categoria 1 o 2
Zona 2 => Categoria 1, 2 o 3
Exemple pràctic: Estació de servei de H2
La zonificació es fa especialment evident en considerar-la en el context d‟una instal·lació específica. Les estacions de servei d'hidrogen són idònies per a aquest exemple, ja que impliquen diverses etapes de procés en treballar amb un gas altament inflamable.
Una estació de servei de H2 típica consta de diverses àrees funcionals: emmagatzematge, compressió, emmagatzematge intermedi i subministrament al vehicle. A cadascuna d'aquestes àrees, poden existir diferents condicions per a la formació d'una atmosfera explosiva.
Àrees funcionals d'una planta
Una estació de proveïment d'hidrogen generalment consta dels components principals següents:
- Tancs d'emmagatzematge d'hidrogen comprimit
- Compressors que eleven la pressió de l'hidrogen fins al nivell requerit
- Tancs d'emmagatzematge d'alta pressió o sistemes d'amortiment
- Canonades i vàlvules per a la distribució del gas
- Dispensadors per al proveïment de vehicles
En totes aquestes àrees, es monitoritza la pressió del procés, per la qual cosa s'utilitzen transmissors de pressió a diversos punts de la planta.
Classificació típica de zones
Dins un tanc d'hidrogen, una barreja de gasos inflamables és present de forma permanent. Per tant, aquesta zona es classifica generalment com a Zona 0.
En àrees amb possibles punts de fugida, com a compressors, vàlvules o accessoris, hi pot haver fuites ocasionals d'hidrogen durant el funcionament normal. Aquestes àrees es classifiquen freqüentment com a Zona 1.
No obstant això, gran part de la planta es troba fora daquests punts de fuga immediats. Per tant, les canonades, els punts de mesurament o els components de la planta en àrees ben ventilades solen classificar-se com a Zona 2.
Implicacions per a la tecnologia de mesurament de pressió
Per a la tecnologia de mesura de pressió, això significa que es poden aplicar requisits de protecció contra explosions molt diferents dins d'una mateixa planta.
Els punts de mesura dins de tancs o recipients solen ubicar-se a la Zona 0.
Els punts de mesura prop de compressors o vàlvules solen ubicar-se a la Zona 1.
Els punts de mesurament en canonades o en àrees ben ventilades solen classificar-se com a Zona 2.
Especialment en plantes complexes, és evident que una gran proporció dels punts de mesura no es troben dins de la classe de risc més alta. Per tant, una anàlisi precisa permet una protecció contra explosions que sigui tècnicament adequada i eficient.
Comparació de conceptes de protecció
Segons la classificació de la zona, es fan servir diferents conceptes de protecció per als equips elèctrics.
Ex i: Limitació d'energía i barrera
Amb la protecció de seguretat intrínseca (Ex i), l'energia elèctrica al circuit es limita de manera que no es produeix ignició ni tan sols en cas d'espurna o escalfament.
Per aconseguir això, es limita energèticament tot el circuit de mesurament. Per fer-ho, se solen utilitzar barreres de seguretat o amplificadors d'aïllament.
Característiques típiques:
- Limitació d'energia a tot el circuit.
- Components addicionals com a barreres o amplificadors d'aïllament.
- Altes exigències en la planificació i la documentació.
Disseny encapsulat
Un altre principi de protecció consisteix a tancar les fonts d'ignició possibles dins d'una carcassa robusta. En cas d'explosió dins del dispositiu, no cal permetre que l'explosió es propagui a l'exterior.
Característiques típiques:
- Carcassa sòlida per suportar possibles pressions d'explosió
- No requereix barrera addicional al circuit
- Construcció robusta
Ex ec: Prevenció de fonts d'ignició bassada en el disseny
La protecció de seguretat augmentada (Ex ec) adopta un enfocament diferent. L'objectiu és prevenir la formació de possibles fonts d'ignició fins i tot durant el funcionament normal. Per això, el dispositiu es dissenya de manera que es descartin les espurnes, les altes temperatures superficials i altres mecanismes d'ignició possibles.
Característiques típiques:
- Prevenció d'espurnes basada en el disseny
- Limitació de la temperatura superficial
- No requereix limitació d'energia addicional al circuit
- Disseny més compacte en comparació dels dispositius encapsulats
Posicionament dintre del catàleg
Els diversos conceptes de protecció també es reflecteixen al portafoli de productes per a atmosferes potencialment explosives. Es fan servir diferents conceptes de dispositius segons la zona de risc i els requisits de la planta.
Per tant, és important per als operadors i dissenyadors de plantes que el dossier abasti diversos principis de protecció per proporcionar solucions adequades a diferents condicions d'instal·lació.
Zona 0: variants intrínsecament segures (Ex i)
Per a aplicacions amb atmosfera explosiva permanentement present, com en l'interior de tancs o recipients de proces.
Transmissors de pressió intrínsecament segurs
 Serie 25Y-Ei |
 Serie 33X-Ei |
 Serie 35X-Ei |
 Serie 41X-Ei |
 Serie 23SY-Ei |
 Serie 33X-Ei-H2 |
||
Zona 1: Disseny encapsulat (Ed)
Dispositius robustos que contenen la protecció contra explosions dins de la carcassa i poden funcionar sense limitació denergia al circuit.
Transmissors de pressió amb carcassa antideflagrant
 Serie 23-Ed |
Serie 33-Ed |
Zona 2: Major seguretat (Ex EC)
A més de les aplicacions amb nivells de risc elevats, hi ha nombrosos punts de mesurament a les zones 2 de les plantes industrials. Per a aquestes aplicacions, es poden utilitzar dispositius amb protecció contra ignició ExEC.
Amb l'homologació per a Zona 2 de la línia I, la gamma de productes s'amplia per incloure una solució dissenyada específicament per a aquestes aplicacions comunes.
Transmissors de pressió per a més seguretat
|
|
Quins canvis pràctics implica la Zona 2?
La classificació de zona d'un punt de mesura afecta no només el dispositiu utilitzat, sinó tot el sistema de mesura.
Aquestes diferències afecten principalment la planificació, instal·lació i operació de la tecnologia de mesurament.
Eliminació de la barrera
En els sistemes de mesura intrínsecament segurs, l'energia a tot el circuit s'ha de limitar. Per fer-ho, s'utilitzen barreres de seguretat o amplificadors d'aïllament, que s'instal·len entre l'instrument de mesurament i el sistema de control. Aquests components s'ubiquen a la zona segura i garanteixen que no es generi energia susceptible d'ignició a l'atmosfera potencialment explosiva.
En aplicacions de Zona 2 amb dispositius de protecció Ex EC, generalment no es requereix aquesta limitació denergia. L'instrument de mesura es pot connectar directament a l'electrònica d'avaluació o al sistema de control.
Instal·lació simplificada
Els sistemes intrínsecament segurs requereixen un disseny detallat de tot el circuit, incloent-hi la longitud dels cables, les capacitàncies i les inductàncies.
A instal·lacions de Zona 2 que utilitzen dispositius degudament homologats, gran part d'aquests requisits s'eliminen. La instal·lació és més similar a la de
àrees no perilloses, cosa que simplifica significativament la planificació i el muntatge.
Menor complexitat del sistema
Evitar la necessitat de components addicionals redueix el cablejat, l'espai requerit a l'armari de control i les possibles fonts d'error. Aquest efecte pot ser especialment notable en plantes grans amb molts punts de mesura. Cada component addicional generalment augmenta lesforç necessari per a la planificació, la instal·lació i el manteniment.
Implicacions econòmiques
A més dels avantatges tècnics, la reducció de la complexitat del sistema també té implicacions econòmiques. L'eliminació de components addicionals, com barreres, redueix no només els costos de materials, sinó també l'esforç necessari per a la planificació, la instal·lació i la posada en marxa.
Així mateix, una estructura de sistema més simple facilita el manteniment. Menys components signifiquen generalment menys punts potencials de falla i una solució de problemes més senzilla durant l'operació.
Per als operadors i integradors de plantes, la correcta classificació de zones no és només una qüestió de seguretat, sinó també un factor clau per a la implementació eficient i rendible dels sistemes de mesurament.
Conclusió
La selecció de la tecnologia de mesura de pressió adequada no comença amb l'instrument, sinó amb la classificació correcta de la zona del punt de mesura.
Tot i que s'apliquen requisits especialment exigents a les aplicacions a les zones 0 o 1, una gran proporció dels punts de mesurament industrials s'ubiquen a la zona 2. En aquests casos, es poden utilitzar dispositius dissenyats per prevenir fonts d'ignició sense necessitat de limitar l'energia del circuit.
L'eliminació de barreres de seguretat simplifica la planificació, la instal·lació i la documentació del sistema de mesurament, alhora que en redueix la complexitat.
Per tant, una classificació precisa de la zona permet implementar la protecció contra explosions de manera segura i eficient, i seleccionar la solució adequada per a les condicions específiques de la planta.
