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Segurança Elétrica

5.1 Tensão de Trabalho

Um parâmetro importante ao escolher um amplificador isolador ou transmissor é a tensão de trabalho permitida. Ela indica a diferença de potencial permitida entre os diferentes circuitos (entrada, saída e alimentação) (ver Fig. 21).

Ilustração da finalidade da tensão de trabalho

Fig. 21 – Ilustração da finalidade da tensão de trabalho

A tensão de trabalho permitida de um amplificador isolador pode diferir entre os diferentes circuitos. As mais altas tensões de trabalho especificadas geralmente aplicam-se entre a entrada e a saída e entre a entrada e a alimentação. A tensão de trabalho permitida entre a saída e a alimentação pode ser menor. As tensões de trabalho permitidas para os amplificadores isoladores Knick são de até aprox. 3600 Vca/Vcc, dependendo do modelo.

Os requisitos para tensões de trabalho são definidos na norma EN 61010 Parte 1. Deve-se notar que a tensão de trabalho admissível não é determinada só pela resistência dielétrica das isolações sólidas usadas nos componentes isolantes, mas também pelas características de construção como folgas e distâncias de fuga, bem como pelas influências externas, particularmente o grau de poluição (relação com o meio ambiente, possível contaminação) e a categoria de sobretensão (valor de pulsos de tensão sobrepostos).

Grau de Poluição:

Grau de Poluição 1

Não há contaminação ou há apenas contaminação seca e não condutora como, por exemplo, em ambientes secos e limpos ou com ar condicionado.

Grau de Poluição 2

Há apenas contaminação não condutora. Pode haver condutividade temporária ocasional devido à condensação como, por exemplo, em laboratórios, oficinas mecânicas de precisão, departamentos de testes e salas de vendas.

Grau de Poluição 3

Há contaminação condutora ou contaminação seca não condutora que se torna condutora devido à condensação esperada como, por exemplo, em indústrias, galpões agrícolas, armazéns não aquecidos e salas de caldeira.  

Grau de Poluição 4

A contaminação causa condutividade permanente como, por exemplo, em presença de poeira condutiva, chuva ou neve; em salas abertas ou áreas externas.

Categorias de Sobretensão:

Categoria de Sobretensão I

Não há ocorrência de sobretensão nem proteção contra surtos ou filtros.

Categoria de Sobretensão II

Sistemas com processos de chaveamento, mas sem raios como, por exemplo, em residências particulares.

Categoria de Sobretensão III

Sistemas não sujeitos a raios, conexões do instrumento mais próximas das conexões de alimentação do que as cargas e/ou requisitos especiais para segurança e acessibilidade do instrumento.

Categoria de Sobretensão IV

Indústrias sujeitas a raios.

5.2 Tensão de Teste

A resistência dielétrica do material usado na isolação de componentes é muitas vezes maior que a necessária para a tensão de trabalho permitida para o instrumento. Portanto a tensão de teste com a qual cada instrumento é testado é especificada para instrumentos com isolação. Isso é para garantir a aplicação dos valores limites da tensão de trabalho de cada instrumento.

A tensão de teste é usada também ocasionalmente como parâmetro de resistência dielétrica em vez da tensão de trabalho. Nesse caso então exige-se um fator maior que a possível diferença de potencial máxima entre os circuitos a serem isolados, de acordo com a diretiva para a respectiva aplicação. A tensão de teste dos amplificadores isoladores Knick é de até 15 kVca.

5.3 Separação Protetora

O termo “Separação Protetora” é definido na norma EN 61140. Essa norma de segurança básica descreve as medidas de proteção contra choques elétricos e então define os requisitos necessários para isolação entre os circuitos elétricos.

“Separação Protetora” refere-se a um sistema de isolamento que é caracterizado por proteção básica e precauções adicionais (isolação ou blindagem adicional) ou por isolação equivalente (isolação reforçada conforme a norma EN 61010-1). O objetivo é proteger as pessoas contra choques elétricos.

Esse nível de segurança particularmente alto precisa ser garantido por medidas de construção, como folgas e distâncias de fuga apropriadas bem como por propriedades de isolamento dos componentes isolantes internos. Isso significa que os requisitos da norma de segurança básica têm um efeito direto sobre o projeto do isolador.

A especificação “Separação Protetora” sempre inclui a indicação de uma tensão de trabalho até a qual a separação protetora é garantida. Todos os novos transmissores e amplificadores isoladores desenvolvidos pela Knick satisfazem os requisitos EN 61140 quanto à separação protetora.

5.4 Aprovações

Em âmbito internacional, frequentemente, exigem-se as aprovações americana e canadense UL (Underwriter Laboratories) e CSA (Canadian Standards Association) ou sua combinação CUL. Provou-se que muitos amplificadores isoladores Knick submetidos a testes  rigorosos preenchem os respectivos requisitos de segurança elétrica e proteção contra fogo. A aprovação GL (Germanischer Lloyd) confirma a alta capacidade de carga de muitos amplificadores isoladores Knick. Ela permite, por exemplo, o uso dos produtos em navios e  aplicações offshore.

A “Kerntechnische Ausschuss“ (KTA) (Comissão para Normas de Segurança Nuclear) do Departamento Federal Alemão para Proteção contra Radiação emite normas de segurança nuclear que são identificadas pelas letras KTA. A Knick oferece amplificadores isoladores com aprovação KTA 3503 (3507) para uso em usinas nucleares.

5.5 Separação para Áreas Classificadas

Quando equipamentos elétricos (incluindo instrumentos de medição eletroeletrônicos) são usados em atmosferas potencialmente explosivas, é preciso assegurar que esses equipamentos não causam explosão de misturas gás-ar, mesmo quando apresentem algum problema de funcionamento. Os tipos possíveis de proteção incluem a “segurança intrínseca”, que assegura que os circuitos intrinsecamente seguros no respectivo instrumento não possam gerar faíscas incendiárias, mesmo em caso de defeitos.

Na prática, uma solução isolada com circuitos intrinsecamente seguros quase nunca é possível, ou seja, é necessária uma ligação com circuitos não intrinsecamente seguros para processamento do sinal. A ligação direta anularia a segurança intrínseca e portanto não é permitida. A Knick produz amplificadores isoladores apropriados com ou sem fonte de alimentação separada para conectar os circuitos correspondentes e prover tanto a isolação elétrica como a separação entre os circuitos intrinsecamente seguros da área classificada e os não intrinsecamente seguros (ver Fig. 22).

Acoplamento entre circuito intrinsecamente seguro e circuito não intrinsecamente seguro com isolador passivo IsoTrans® 36 A7

Fig. 22 – Acoplamento entre circuito intrinsecamente seguro e circuito não intrinsecamente seguro com isolador passivo IsoTrans® 36 A7

Os instrumentos fornecidos pela Knick com o tipo de proteção “segurança intrínseca” estão em conformidade com a diretiva 94/9/EC. Essa diretiva é geralmente chamada de ATEX. Nos equipamentos europeus para áreas protegidas contra explosão são considerados equipamentos de Categoria 1 ou 2, isto é, para Zona 0 ou 1. Os equipamentos de Categoria 3 – para uso em Zona 2 – estão ficando cada vez mais importantes. Zona 2 é um lugar no qual provavelmente não surgirá, em operação normal, uma atmosfera explosiva, consistindo em uma mistura de ar e substâncias perigosas na forma de gás, vapor ou névoa; se, porém, ela ocorrer, só persistirá por um curto período de tempo. Operação normal significa “situação em que as instalações e instrumentos são usados de acordo com seus parâmetros de projeto”. Tais instalações e instrumentos garantem o nível de segurança exigido. A Zona 2 inclui, entre outras:

 

- Áreas envolvendo Zonas 0 ou 1
- Áreas em torno de conexões flangeadas com gaxetas lisas comuns em tubulação instalada em espaços fechados.



Os transmissores Série P32x00 e A202x0 são indicados para operação em Zona 2 ATEX (EN 60079-15) ou Classe 1, Divisão 2 / Zona 2 (UL 1604).

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