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Transmissor de pressão intrinsecamente seguro: o que significa Ex ia e o que vale no Brasil

O projeto pede um transmissor de pressão para a linha de gás de um skid, numa área que o estudo de classificação marcou como zona 1. A proposta traz um modelo com a marcação "Ex ia IIC T4" e certificado ATEX. Parece resolvido, mas a pergunta que decide a compra é outra: esse certificado vale onde o equipamento vai ser instalado?

Veja o que é um transmissor de pressão intrinsecamente seguro, como ler a marcação, como conferir o laço com a barreira e por que um certificado europeu, sozinho, não libera a instalação em área classificada no Brasil.

O que é segurança intrínseca

Segurança intrínseca é um tipo de proteção que limita a energia elétrica e térmica do circuito. A ideia não é conter uma explosão (como faz um invólucro à prova de explosão), e sim impedir que ela comece: nem uma faísca no circuito nem a superfície aquecida do equipamento têm energia suficiente para inflamar o gás ou a poeira presentes, mesmo em condição de falha.

Por isso a técnica serve para instrumentos de baixa potência, como transmissores de pressão 4…20 mA, e funciona como sistema, não como peça isolada. O transmissor fica na área classificada; na área segura, uma barreira ou um isolador galvânico certificado limita a tensão, a corrente e a potência que chegam ao campo. Os próprios datasheets da KELLER deixam isso claro: as versões Ei só devem ser usadas em combinação com outros equipamentos certificados como intrinsecamente seguros.

Como ler a marcação de um equipamento Ex ia

Tome como exemplo a marcação da Série 33 X Ei / 35 X Ei / 36 XW Ei, conforme o datasheet: II 1 G Ex ia IIC T6…T4, certificado KEMA 04 ATEX 1081 X.

ElementoO que significa
IIGrupo II: equipamentos para indústrias de superfície (o grupo I é o de minas subterrâneas).
1 GCategoria 1 para gás, o nível de proteção mais alto no sistema ATEX, previsto para zona 0.
Ex iaSegurança intrínseca nível "ia": a proteção se mantém mesmo com duas falhas no circuito. O nível "ib" tolera uma falha.
IICGrupo de gás mais exigente (inclui hidrogênio e acetileno). Um equipamento IIC também atende IIA e IIB.
T6…T4Classe de temperatura: temperatura máxima de superfície de 85 °C (T6), 100 °C (T5) ou 135 °C (T4). Ela precisa ficar abaixo da temperatura de autoignição do gás presente.
X no certificadoIndica condições específicas de uso, descritas no próprio certificado, que o projeto precisa respeitar.

Repare que a classe de temperatura depende da temperatura ambiente. Para a Série 33 X Ei, o datasheet atribui T4 até 100 °C, T5 até 85 °C e T6 até 70 °C de temperatura ambiente. Se o processo esquenta o transmissor, a classe que vale é a da condição real, não a melhor da etiqueta.

Alguns modelos trazem a categoria II 1/2 G em vez de II 1 G. Essa marcação combina as categorias 1 e 2 em partes diferentes do mesmo equipamento, e os limites de instalação de cada parte ficam definidos no certificado.

Zonas: onde o risco existe

A definição das zonas sai do estudo de classificação de áreas da planta, feito por profissional habilitado. O instrumento é escolhido a partir dele, nunca o contrário.

O laço intrinsecamente seguro: conferindo os parâmetros de entidade

O certificado de todo equipamento intrinsecamente seguro de campo traz os valores máximos que ele pode receber. Para a Série 33 X Ei, o datasheet indica:

A barreira, por sua vez, informa o que entrega (Uo, Io, Po) e quanto de capacitância e indutância externas aceita (Co, Lo). O laço é aceitável quando:

Exemplo resolvido (valores hipotéticos, só para mostrar o método)

Exemplo: barreira com Uo = 28 V, Io = 90 mA, Po = 0,63 W, Co = 80 nF e Lo = 4 mH; cabo de 300 m com 0,15 nF/m e 1 µH/m.

VerificaçãoValor a verificarLimiteResultado
TensãoUo = 28 VUi = 30 VAtende
CorrenteIo = 90 mAIi = 200 mAAtende
PotênciaPo = 0,63 WPi = 0,64 WAtende, com margem pequena
CapacitânciaCi + Ccabo = 1 + 45 = 46 nFCo = 80 nFAtende
IndutânciaLi + Lcabo = 0 + 0,3 = 0,3 mHLo = 4 mHAtende

A potência passou por 10 mW: uma barreira com corrente um pouco maior já reprovaria o laço. Use sempre os valores do certificado da barreira e do cabo que você vai instalar de fato, e guarde essa verificação na documentação do sistema.

Não esqueça a tensão que sobra no transmissor

A barreira tem resistência interna e derruba tensão. O datasheet da Série 33 X Ei define a carga máxima da saída 4…20 mA como R < (U − 10 V) / 25 mA, em que U é a tensão de alimentação. Com fonte de 24 V, a carga total precisa ficar abaixo de (24 − 10) / 0,025 = 560 Ω. Outro exemplo hipotético, independente do anterior: uma barreira de 280 Ω mais o resistor de 250 Ω da entrada do controlador somam 530 Ω e atendem. Uma barreira de 340 Ω com o mesmo resistor (590 Ω) já fica fora do limite do datasheet. O laço ainda funciona com 24 V nominais, mas fica sem a folga que o critério do datasheet (calculado a 25 mA) reserva para quedas adicionais, como cabo longo ou fonte abaixo do nominal. A resistência real vem do datasheet da barreira escolhida.

Precisão com variação de temperatura: duas abordagens da KELLER

Instrumentos de campo ficam expostos a sol, frio e calor de processo. Além da marcação Ex, vale olhar como o transmissor compensa a temperatura.

Séries 33 X Ei / 35 X Ei / 36 XW Ei: compensação polinomial

Cada transmissor é calibrado em toda a faixa de pressão e temperatura. Com os resultados, a KELLER calcula os coeficientes de um modelo matemático, gravados na memória do microprocessador, que corrige os erros reproduzíveis do sensor. Precisão e margem de erro segundo o datasheet:

CondiçãoSaída digital RS485Saída 4…20 mA
Precisão à temperatura ambiente0,02 %FS0,03 %FS
Margem de erro (10…40 °C)0,05 %FS0,10 %FS
Margem de erro (-10…80 °C)0,10 %FS0,15 %FS

A Série 36 XW Ei, para nível, é compensada em 0…50 °C. A interface RS485 (KELLER Bus e MODBUS RTU) aceita até 128 instrumentos no barramento e linhas de até 1.400 m. Segundo o datasheet, a porta RS485 está disponível em todos os modelos, exceto na versão com conector DIN 43650. Pelos programas CCS30 e READ30/PROG30 é possível reprogramar a saída analógica, o zero e os filtros. Para entender o que muda entre saída digital e analógica, veja o artigo sobre transmissor digital de pressão.

Linha Y Ei: compensação por campos de temperatura

Nas Séries 23(S) Y Ei / 25 Y Ei / 26 Y Ei, um circuito adicional com sensor de temperatura divide a faixa de temperatura em campos de 1,5 K. Para cada campo, a KELLER calcula a correção do zero e do ganho. O circuito comporta até 120 campos, ou seja, até 180 K de faixa coberta (120 × 1,5 K). Quanto mais larga a faixa, mais pontos de ensaio a calibração exige. Na faixa de 2…1000 bar, o datasheet indica margem de erro típica de ±0,3 %FS e máxima de ±0,5 %FS entre 0 e 50 °C; nas versões de 3 fios com carga na saída de tensão, o erro aumenta 0,1 %FS. Há saídas 4…20 mA, 0…10 V e 0…5 V. Essa linha também tem marcação para poeira (II 1D Ex ia IIIC T 130 °C).

Transmissores Ei da KELLER: principais séries

SériePrincípioFaixas padrãoMarcação ATEX (datasheet)
33 X Ei / 35 X Ei / 36 XW EiPiezorresistivo, compensação polinomial, RS485Relativa 1 a 30 bar; absoluta de 0,8…1,2 bar a 1000 barII 1 G Ex ia IIC T6…T4 · KEMA 04 ATEX 1081 X
23(S) Y Ei / 25 Y Ei / 26 Y EiPiezorresistivo, compensação por campos, analógico23 Y Ei: 0,2…2 bar; 23 SY Ei: 1…1000 bar; 25 Y Ei: 0,5…600 bar; 26 Y Ei: 0…20 barII 1G Ex ia IIC T6…T4 e II 1D Ex ia IIIC T 130 °C · IBExU 10 ATEX 1124 X
41 X EiCapacitivo, membrana cerâmica30, 100 e 300 mbarII 1/2 G Ex ia IIC T4 · PTB 06 ATEX 2011
46 X EiCapacitivo submersível, para nível30, 100 e 300 mbarII 1/2 G Ex ia IIC T4 · PTB 06 ATEX 2011

O catálogo também tem a Série PD-39 X Ei, versão Ei do transmissor de pressão diferencial PD-39 X. Para a marcação, a certificação e as especificações dela, consulte a equipe técnica.

ATEX não é Inmetro: o que isso muda no seu projeto

Todas as séries da tabela acima têm certificação ATEX, que é europeia (veja a marcação na última coluna). Nenhuma delas tem certificação Inmetro. No Brasil, equipamentos elétricos destinados a atmosferas explosivas precisam de certificação de conformidade do Inmetro. Na prática:

Na dúvida sobre o enquadramento, envolva o responsável pela classificação de áreas da planta antes de comprar.

Checklist antes de especificar

  1. Classificação de área documentada: zona, grupo de gás ou poeira e classe de temperatura exigida.
  2. Certificação aceita no local de instalação (no Brasil, Inmetro).
  3. Condições específicas de uso do certificado (o "X").
  4. Parâmetros de entidade conferidos com a barreira e o cabo reais.
  5. Tensão mínima no transmissor com a carga total do laço.
  6. Faixa de pressão, referência (relativa ou absoluta), conexão e materiais compatíveis com o fluido.
  7. Classe de temperatura válida para a temperatura ambiente e de processo reais.

Vai especificar um projeto para exportação ou precisa saber se o seu ponto exige versão Ex? Veja os detalhes da Série 33 X Ei / 35 X Ei / 36 XW Ei (certificação ATEX, sem Inmetro) e fale com a equipe técnica da Kelltech para avaliar a aplicação, a certificação exigida e o laço antes da compra.

Fale com um especialista e encontre o produto certo para a sua aplicação.Equipe técnica da Kelltech, distribuidora oficial KELLER no Brasil.

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