Com seleccionar un escalfador de PTFE per a un tanc situat en una zona perillosa (Zona 2)?

En una fàbrica de productes químics, on ocasionalment poden estar presents vapors inflamables, per escalfar un dipòsit de dissolvent requereix un escalfador que sigui resistent a la corrosió i incapaç d'encendre's. Més enllà de les consideracions habituals sobre la compatibilitat química, l'elecció d'un escalfador de PTFE per a un entorn perillós de la Zona 2 afegeix una capa addicional de certificació, restricció de temperatura i restriccions d'instal·lació.

Els equips elèctrics de calefacció en zones perilloses s'han d'avaluar tant pel rendiment del procés com pel seu comportament en situacions operatives inusuals. Si un dipòsit s'asseca, un termòstat funciona malament o les condicions del flux d'aire canvien bruscament, un escalfador que funcioni amb seguretat en circumstàncies típiques podria ser, tanmateix, perillós.

Comprensió de les zones perilloses de la Zona 2
Definició Zona 2
La zona 2, tal com es defineix per les regulacions internacionals sobre zones perilloses, és una àrea on és poc probable que es produeixi un entorn de gas explosiu durant el funcionament normal i només durarà breument si ho fa.

La configuració típica de la Zona 2 consisteix en:

Zones per emmagatzemar dissolvents

Sistemes de dosificació química

Zones de preparació de pintura

Dipòsits per a additius de combustible

Recipients de procés amb ventilació intermitent

Encara es requereix protecció contra la ignició, ja que l'alliberament de vapors inflamables encara es pot produir en circumstàncies inusuals, fins i tot si la probabilitat d'una atmosfera explosiva és menor que a la zona 0 o la zona 1.

La importància del control de la temperatura
Per a qualsevol escalfador en un entorn perillós, el principal criteri de seguretat és senzill:

Tant en situacions normals com en situacions d'error, la temperatura màxima de la superfície de l'escalfador s'ha de mantenir per sota de la temperatura d'ignició automàtica del gas o del vapor del voltant.

Les classificacions T-, sovint conegudes com a classes de temperatura de zones perilloses, es basen en aquest criteri.

Comprensió de les classes de temperatura de l'escalfador de zones perilloses
Valoracions T-típiques
La temperatura de superfície externa màxima permesa per als equips que operen en entorns perillosos es defineix per classes de temperatura.

Les categories típiques consisteixen en:

Temperatura superficial màxima per a la classe de temperatura
T3 200 grau
T4: 135 graus
T5: 100 graus
T6 85 grau
La temperatura d'ignició del grup de gasos dins de la regió perillosa determina la qualificació necessària.

Restriccions de temperatura per a PTFE
El material de la funda en si crea una limitació tèrmica important per a l'opció Zona 2 d'una zona perillosa d'escalfador de PTFE.

La temperatura màxima realista de la funda de funcionament dels escalfadors d'immersió de PTFE és normalment al voltant de:

TPTFE, max≈110◦CT_{PTFE,max}\\approx110^\\circ CTPTFE, max≈110˚C

Aquesta restricció de treball està en línia amb una classificació T4, que permet una temperatura de superfície externa màxima de:

TT4=135 grau T_{T4}=135 grau CTT4=135 grau

En moltes aplicacions de processos químics, la diferència entre el llindar T4 i el límit de treball de PTFE ofereix un marge de seguretat útil.

La importància de les condicions de falla per a la temperatura superficial en situacions de falla
La certificació per a zones perilloses considera més que circumstàncies operatives típiques. La temperatura màxima de la coberta per a escenaris de falla previsibles és el factor més important a tenir en compte.

Els exemples consisteixen en:

L'escalfador està bloquejat a la posició ON.

Funcionament d'un dipòsit buit

reducció del cabal de líquid

Falla del termòstat de procés

La transferència de calor es redueix per incrustació o acumulació de fangs.

La temperatura de la funda pot augmentar ràpidament en aquestes circumstàncies.

Per això, gairebé sempre s'inclouen fusibles de límit tèrmic no-reestablerts o dispositius de tall tèrmic separats als escalfadors de PTFE per zones perilloses. Si s'arriba a temperatures perilloses, aquesta funció de seguretat talla permanentment l'alimentació.

El sistema de protecció ha de funcionar per separat del controlador de temperatura del procés normal.

Aplicacions de Zona 2 per a tancaments elèctrics certificats
Tancaments de seguretat millorats Ex 'e'
Els tancaments de seguretat ampliats Ex "e" són un mètode popular per acabar els escalfadors en zones perilloses.

Aquests tancaments estan destinats a:

Eviteu espurnes o arcs mentre funcioneu amb normalitat.

Millorar la integritat de l'aïllament

Minimitzar la possibilitat de temperatures altes

Reduïu el nombre de connexions elèctriques no assegurades

Quan no hi ha components d'espurnes presents en condicions de funcionament típiques, s'utilitza freqüentment la protecció ex "e".

Tancaments ignífugs Ex 'd'
Els tancaments de terminals antideflagrant Ex "d" són una altra alternativa popular.

Aquests tancaments estan dissenyats per evitar que les flames s'estenguin a l'atmosfera circumdant en cas d'explosió interna.

Els dissenys ignífugs s'utilitzen amb freqüència en entorns industrials més durs i solen ser més pesats i duradors que els tancaments de seguretat millorats.

El muntatge complet ha de ser certificat
Un conjunt aprovat, no un conjunt de components reunits per separat al camp, és el que constitueix un escalfador d'àrea perillosa.

Tot el sistema està subjecte al compliment, incloent:

Components de l'escalfador

Tancament a la terminal

Glàndules en cables

Sensors de temperatura

Dispositius de protecció tèrmica

Tècniques de cablejat

Quan correspongui, barreres de seguretat intrínseques

El conjunt elèctric complet ha de tenir la certificació adequada de zones perilloses, fins i tot si la funda de PTFE és químicament compatible.

El valor de la certificació IECEx i ATEX
Informació sobre plaques d'identificació certificades
Una placa de certificació permanent que indiqui el següent ha d'estar present en un conjunt de calefacció de la Zona 2 que compleixi:

Classificació de zones perilloses

Grup de gasos

Classe de temperatura

rang de temperatures ambient

Número del certificat

Designació dels mètodes de protecció

Normalment, s'utilitzen processos acreditats com aquests per atorgar la certificació:

ATEX

IECEx

Un organisme notificat o una autoritat de certificació comparable gestiona l'aprovació.

Detalls necessaris del especificador
El productor de l'equip ha d'obtenir les dades completes de l'àrea perillosa abans del disseny i la certificació per tal d'aconseguir una selecció de zona perillosa de la zona 2 de l'escalfador de PTFE conforme.

Normalment, les dades necessàries consisteixen en:

Classificació de zones

Grup de gasos

Requisit de classe T-

temperatura de l'aire circumdant

Alimentació de tensió

Temperatura durant el processament

Dimensions del dipòsit

Maquillatge químic

És impossible certificar correctament sense aquesta informació.

Normes d'instal·lació i normativa
IEC 60079-10-1
La classificació de la zona s'ha de dur a terme d'acord amb:

IEC 60079-10-1IEC 60079\\text{-}10\\text{-}1IEC 60079-10-1

Les directrius de zonificació de zones perilloses per a entorns de gas explosiu es descriuen en aquesta norma.

IEC 60079-14
A les instal·lacions elèctriques en zones perilloses s'apliquen les normes següents:

IEC 60079-14 IEC 60079\\text{-}14 IEC 60079-14

Aquesta norma cobreix les tècniques de cablejat, la connexió a terra, la inspecció i els requisits de protecció dels equips elèctrics utilitzats en entorns explosius.

Consideracions addicionals de disseny
Defensa -Dry Run
Per evitar el sobreescalfament en situacions de baix-líquid, els escalfadors de PTFE utilitzats en dipòsits de productes químics han de tenir dispositius de prevenció de funcionament en sec-o enclavaments de nivell de líquid.

L'exposició per sobre del nivell del líquid pot augmentar ràpidament la temperatura de la funda perquè el PTFE depèn del líquid circumdant per a la refrigeració.

Ubicació dels sensors
L'àrea operativa més calenta possible dins del dipòsit s'ha de reflectir correctament mitjançant la col·locació de sensors de temperatura.

Malgrat les mesures de temperatura del líquid a granel aparentment normals, la instal·lació incorrecta del sensor pot permetre un sobreescalfament localitzat.

En conclusió
La verificació de la compatibilitat química és només un aspecte de l'elecció d'un escalfador de PTFE per a un entorn perillós de la Zona 2. El control de totes les possibles fonts d'ignició, com ara la temperatura màxima de la coberta en situacions d'avaria, les tècniques de protecció del recinte, els dispositius de tall tèrmic i els procediments d'instal·lació autoritzats, és essencial per complir amb les normatives de zones perilloses.

Àrea perillosa per a un escalfador de PTFE amb èxit El primer pas del procés de selecció de la Zona 2 és donar a un fabricant qualificat tota la informació de classificació de zones perilloses, com ara el grup de gasos, la classe de temperatura i la designació de la zona. El conjunt final de l'escalfador ha d'estar aprovat correctament, amb el nom permanent-i complir les normes acceptades com IEC 60079-10-1 i IEC 60079-14.

El control de la temperatura, la integritat de la certificació i l'eliminació de totes les possibles fonts d'ignició fins al més mínim detall tèrmic són, en última instància, el que constitueix la seguretat en entorns explosius.