Transmisores de Nivel por Radar a Prueba de Explosión: Guía ATEX/IECEx Zona 0/1/2

Un transmisor de nivel por radar a prueba de explosión es un instrumento de nivel basado en radar diseñado y certificado para medir el nivel de forma segura en áreas peligrosas donde pueden estar presentes gases inflamables, vapores o polvos combustibles. Debe diseñarse y probarse según estándares internacionales (ATEX en Europa e IECEx a nivel mundial), que clasifican el peligro por zona (Zona 0, 1 o 2 para gases; Zona 20, 21 o 22 para polvos), por grupo de gas (IIA, IIB, IIC), por clase de temperatura (T1–T6) y por concepto de protección, más comúnmente contención a prueba de llama Ex d o seguridad intrínseca Ex ia. Para gerentes de compras, ingenieros de proceso, contratistas EPC e ingenieros de seguridad de planta, esas marcas deciden más que el costo del instrumento: determinan si un transmisor es legalmente instalable y físicamente seguro en un tanque de almacenamiento químico, un recipiente presurizado o un silo de cemento y plástico.

Zonas de Áreas Peligrosas: Cómo se Definen las Zonas 0/1/2 y 20/21/22

ATEX e IECEx dividen las ubicaciones peligrosas por la probabilidad de que esté presente una atmósfera explosiva: cuanto más frecuente sea la atmósfera, más estricta será la clasificación del equipo requerido.

Zonas de gas

• Zona 0 — gas explosivo presente de forma continua o durante períodos prolongados (>1,000 horas al año). El equipo aquí debe tener una clasificación de Zona 0 (Ga); en la práctica, seguridad intrínseca Ex ia o encapsulamiento Ex m.
• Zona 1 — es probable que haya gas explosivo en operación normal (10–1,000 horas al año). Se permiten tanto Ex d a prueba de llama como Ex ia.
• Zona 2 — no es probable que haya gas explosivo en operación normal y, si está presente, solo brevemente (<10 horas al año). Se acepta equipo Ex d, Ex ia o no chispeante Ex nA.

Zonas de polvo

• Zona 20 — el polvo combustible está presente de forma continua o frecuente.
• Zona 21 — es probable que se forme una nube de polvo ocasionalmente en funcionamiento normal.
• Zona 22 — no es probable que se forme una nube de polvo en funcionamiento normal y, si se forma, solo brevemente.

Se deben asociar dos marcados adicionales al proceso. El grupo de gas clasifica la sustancia explosiva: IIA (similar al propano), IIB (similar al etileno) o IIC (similar al hidrógeno y al acetileno, el más exigente). La clase de temperatura limita la temperatura máxima de superficie — T6 (≤ 85 °C) hasta T1 (≤ 450 °C) — y debe ser igual o inferior a la temperatura de ignición del gas o polvo. Un radar Ex db IIC T6 Gb, por ejemplo, es a prueba de llama, certificado para el grupo IIC y adecuado para la Zona 1.

Ex d a prueba de llama vs. Ex ia seguridad intrínseca: dos conceptos de protección

El concepto de protección es la estrategia física que impide que el instrumento encienda la atmósfera, y suele ser la primera decisión que toma el comprador.

Ex d — envolvente a prueba de llama (contención)

Ex d protege mediante contención. La carcasa del transmisor es una envolvente robusta y mecanizada a prueba de llama que soporta una explosión interna y evita que se propague a la atmósfera exterior. Los caminos de llama certificados — espacios estrechos y con tolerancias precisas en cada brida y prensaestopas — enfrían y extinguen los gases calientes antes de que lleguen al exterior.

• Proporciona alimentación completa del bucle, adecuado para transmisores de 4-20 mA / HART con largos tendidos de cable y múltiples cargas.
• Clasificación Gb: adecuado para Zona 1 y Zona 2, pero normalmente no para gas de Zona 0.
• Requiere prensaestopas antideflagrantes certificados y entradas no utilizadas selladas; la instalación es más exigente y la carcasa es más pesada.
• La temperatura de la superficie de la carcasa (reducida por la temperatura del proceso) debe permanecer por debajo de la temperatura de ignición de la atmósfera.

Ex ia — seguridad intrínseca (limitación de energía)

Ex ia protege limitando la energía. El transmisor y su bucle de señal están diseñados para que la energía eléctrica disponible sea demasiado baja para encender el gas o el polvo, incluso bajo dos fallos simultáneos. El límite se aplica mediante un aparato asociado, típicamente una barrera galvánicamente aislante o zener en el área segura.

• Permite el servicio en Zona 0 (Ga) cuando toda la cadena de medición es intrínsecamente segura.
• Requiere barreras certificadas y diseño de bucle de baja potencia, por lo que la arquitectura de radar de dos hilos es importante aquí.
• El cableado es más ligero: el cableado azul de seguridad intrínseca y las cajas de conexiones estándar a menudo reducen el costo instalado, aunque se deben aceptar el costo de la barrera y los límites de corriente/voltaje.
• También válido en Zona 1 y Zona 2.

Muchos radares para áreas peligrosas combinan ambas ideas: una carcasa Ex d con un sensor o ruta HART intrínsecamente seguro, o un transmisor Ex ia con un sello de proceso Ex d. Al especificar, indique el concepto que desea: Ex d, Ex ia o un híbrido Ex d/ia, porque el certificado, el cableado y el precio siguen esa elección.

Protección Zona por Zona: Gas vs Polvo vs Tipo Requerido vs Modelo de Radar

Esta tabla mapea cada zona ATEX/IECEx al concepto de protección que permiten las normas y a la clase de radar que normalmente especificaría.

La certificación para zonas de gas y zonas de polvo son independientes: un transmisor marcado para gas de Zona 1 no está automáticamente certificado para polvo de Zona 21, y viceversa.

Por qué el radar de 80 GHz sobresale en tanques y silos peligrosos

La elección de la frecuencia impulsa la precisión, el tamaño de la antena y la capacidad de servicio en áreas peligrosas. El radar de 80 GHz (banda W) tiene tres ventajas en tanques y silos con clasificación de zona.

Antena más pequeña, instalación más fácil y económica. La longitud de onda de 80 GHz reduce la antena a aproximadamente 40 mm o menos, por lo que cabe en bridas y boquillas existentes — crítico cuando no se puede cortar una abertura más grande en un recipiente presurizado — y significa una penetración más pequeña a través de la carcasa Ex d y una conexión de proceso más ligera.

Ángulo de haz estrecho, menos ecos falsos. A 80 GHz el ángulo del haz se reduce a aproximadamente 3–5°, frente a 10–20° a frecuencias más bajas. El haz evita las paredes del tanque, deflectores, serpentines y aspas de agitadores que generan ecos espurios, por lo que la evaluación de la señal es más simple y la lectura más confiable. En un silo se mantiene alejado de las paredes y anillos de acumulación que afectan a los radares de haz ancho.

Mejor penetración de polvo, vapor y acumulaciones. La energía enfocada de alta frecuencia atraviesa nubes densas de polvo, condensación y capas de vapor con menos atenuación. En cemento, cenizas volantes, pellets de plástico y polvos finos — donde la zona de polvo es a menudo la razón de ser del instrumento — el radar de 80 GHz mantiene un eco limpio donde las unidades de menor frecuencia pierden señal. Para una comparación más profunda, consulte Transmisores de nivel por radar de 80 GHz vs 26 GHz; nuestra página de medidor de nivel por radar de 80 GHz enumera las variantes certificadas.

Certificados a solicitar: ATEX, IECEx y NEPSI

Para instrumentos en áreas peligrosas, el certificado es el entregable. Solicite estos tres por nombre, dependiendo del lugar de instalación.

• ATEX — requerido para equipos utilizados en atmósferas potencialmente explosivas en la Unión Europea y el EEE, según la Directiva 2014/34/UE. El certificado es emitido por un Organismo Notificado y debe ir acompañado del certificado de examen de tipo de la UE y la Declaración de Conformidad de la UE.
• IECEx — el esquema internacional basado en la serie IEC 60079, reconocido en más de 30 países y por muchos propietarios de plantas y EPCs como el certificado más transferible — la forma más rápida de lograr que un radar sea aceptado a través de las fronteras.
• NEPSI — la certificación china para atmósferas explosivas, requerida para plantas en China continental y ampliamente utilizada por fabricantes chinos. Debido a que WELK es un fabricante chino, NEPSI es un entregable estándar junto con IECEx y ATEX, por lo que un solo instrumento se envía a proyectos europeos, de Medio Oriente y chinos con la documentación correspondiente.

Cómo verificar un certificado a prueba de explosión

Un número de certificado en una hoja de datos no es prueba. Verifique antes de realizar la orden de compra:

1. Busque el número de certificado en la base de datos de certificados en línea de IECEx (iecex.iec.ch) y confirme que esté vigente.
2. Confirme que el titular del certificado coincida con el fabricante al que le está comprando.
3. Verifique que el alcance cubra el modelo exacto, la zona (0/1/2 o 20/21/22), el grupo de gas, la clase de temperatura y el rango de temperatura ambiente.
4. Haga coincidir la marca en la placa de identificación con el certificado — la placa de identificación del dispositivo debe llevar la misma marcación (por ejemplo, Ex db IIC T6 Gb para una unidad a prueba de llama para Zona 1, o Ex ia IIC T6 Ga para Zona 0).
5. Confirme el concepto de protección por el que está pagando (Ex d, Ex ia, o ambos) aparece en el certificado.
6. Solicite el paquete completo — para ATEX, el certificado de examen de tipo de la UE y la Declaración de Conformidad; para IECEx, el ExTR y el CoC; para NEPSI, el certificado Ex — antes de comprometerse.

Nuestra página de certificados enumera las certificaciones que poseen los instrumentos WELK, respaldadas por pruebas de fábrica e inspección detrás de cada unidad con marcación Ex.

Selección de un radar a prueba de explosión según la aplicación

Tanques de almacenamiento de productos químicos

Las granjas de tanques químicos son típicamente Zona 1, con Zona 0 en respiraderos, áreas de llama y ciertos espacios de cabeza de reactores. Los medios corrosivos dominan la decisión de las partes húmedas: elija una antena y un sello de proceso diseñados para el químico específico — a menudo encapsulados en PTFE o PFA — y haga coincidir la clase de temperatura con el punto de inflamación del solvente. Un sensor intrínsecamente seguro con carcasa a prueba de llama es una configuración común.

Recipientes presurizados y reactores

La presión y la temperatura, no solo la zona, determinan la selección. La conexión de proceso y la antena deben soportar la clasificación del recipiente, y la temperatura de proceso reduce la temperatura superficial de la carcasa, por lo que generalmente se especifica un radar Ex d con clasificación de alta temperatura. Busque un modelo certificado cuya clase de temperatura se mantenga en todo el rango de operación, incluidos los ciclos de vapor. Nuestro medidor de nivel por radar de alta temperatura está certificado para este servicio.

Silos de cemento, cenizas volantes y plástico

Los silos suelen ser zona de polvo 21 o 22, a veces con riesgo de gas por aditivos volátiles. Los requisitos son largo alcance (a menudo 30–70 m), tolerancia a polvo pesado y acumulación, y una clasificación de polvo a prueba de polvo (Ex t) o intrínsecamente segura. Un radar de 80 GHz de largo alcance con haz estrecho y antena sellada o purgada es la respuesta estándar. Nuestro medidor de nivel por radar para silos de cemento es un punto de partida probado.

Para funciones de alarma e interbloqueo en lugar de inventario continuo, un interruptor de nivel por diapasón a prueba de explosión es un complemento confiable y de menor costo al radar.

Errores comunes de compra en la medición de nivel en áreas peligrosas

1. Especificar Ex d para una aplicación de Zona 0. Una carcasa a prueba de llama está clasificada como Gb y pertenece a la Zona 1; el gas de la Zona 0 requiere una clasificación Ga, lo que significa Ex ia o Ex m. Comprar Ex d para un espacio de cabeza de Zona 0 es un error de cumplimiento que ninguna ingeniería en el sitio puede corregir.

2. Comprar el transmisor y olvidar el bucle. Ex ia solo es intrínsecamente seguro con la barrera certificada en el bucle; Ex d solo es a prueba de llama con prensaestopas a prueba de llama certificados y entradas sin usar selladas. Presupueste la cadena de medición completa, no solo el instrumento.

3. Ignorar el grupo de gas y la clase de temperatura. El equipo IIB no es automáticamente válido para servicio IIC, y una clasificación T3 no es válida donde el gas se enciende a una temperatura más baja. Haga coincidir las tres marcas (zona, grupo, clase) con el proceso.

4. Asumir que un certificado cubre todas las regiones. ATEX no satisface automáticamente las jurisdicciones reconocidas por IECEx, y ninguno reemplaza un certificado NEPSI para China continental. Solicite los certificados que necesita en el sitio de instalación.

5. Olvidar la certificación de polvo. Un radar certificado para zonas de gas no está certificado para polvo. Las zonas de polvo necesitan una marca Ex t o Ex ia con clasificación de polvo, y la carcasa y el sello de la antena deben evaluarse para la entrada de polvo.

6. No verificar el certificado. Un certificado fotocopiado con el número correcto no es lo mismo que un certificado verificado, dentro del alcance y vigente. Use la lista de verificación de verificación anterior antes de comprometerse.

7. Especificar insuficientemente la temperatura. La temperatura del proceso eleva la temperatura de la superficie de la carcasa y puede sacar el equipo de su clase de temperatura. Indique la temperatura máxima real del proceso, no la ambiental de la placa de características, al solicitar una cotización.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre los transmisores de nivel por radar a prueba de explosión Ex d y Ex ia? El Ex d a prueba de llamas contiene una explosión interna en una carcasa robusta y evita la propagación de la llama al exterior; el Ex ia limita la energía eléctrica del bucle a un nivel demasiado bajo para inflamar la atmósfera. El Ex d proporciona más potencia al bucle y normalmente está clasificado para Zona 1 (Gb); el Ex ia es necesario para Zona 0 (Ga) y requiere una barrera aislante certificada.

¿Puede utilizarse un transmisor de nivel por radar a prueba de explosión en Zona 0? Sí, pero solo si el transmisor y todo su bucle tienen una clasificación de Zona 0 (Ga), en la práctica seguridad intrínseca Ex ia o encapsulación Ex m. Un transmisor Ex d a prueba de llamas estándar está clasificado como Gb, adecuado para Zona 1 y Zona 2, no para Zona 0.

¿Qué certificados debo solicitar para un transmisor de nivel por radar para áreas peligrosas? Solicite ATEX (con el certificado de examen de tipo de la UE y la Declaración de Conformidad) para proyectos europeos, IECEx para una amplia aceptación internacional y NEPSI para plantas en China continental. Si el instrumento puede trasladarse entre regiones, solicite los tres.

¿Cómo verifico que un certificado ATEX o IECEx es auténtico? Busque el número de certificado en la base de datos de certificados en línea de IECEx, confirme que el titular del certificado coincide con el fabricante y compare la marca de la placa de características (por ejemplo, Ex db IIC T6 Gb o Ex ia IIC T6 Ga), zona, grupo de gas y clase de temperatura con el alcance del certificado.

¿Es fiable el radar de 80 GHz en silos con polvo que tienen clasificación de zona de explosión de polvo? Sí. El haz estrecho a 80 GHz rechaza el polvo, la condensación y la acumulación mejor que el radar de menor frecuencia, y un transmisor certificado para polvo (Ex t o Ex ia para polvo) con antena sellada o purgada es la opción estándar para servicio de silo de largo alcance en cemento y plásticos.

Obtenga un transmisor de nivel por radar a prueba de explosión certificado para su área peligrosa

Un radar con clasificación de zona solo es tan bueno como el certificado que lo respalda. Envíe su clasificación de zona (zona ATEX o IECEx, grupo de gas, clase de temperatura), las dimensiones de su tanque o silo, las condiciones del proceso (medio, temperatura, presión y constante dieléctrica si se conoce), y el tamaño de su boquilla o brida existente al equipo de ventas de WELK, y le recomendaremos un transmisor de nivel por radar a prueba de explosión certificado con el concepto de protección correspondiente — Ex d, Ex ia, o con clasificación para polvo — con copias de certificados y una cotización de ingeniería. Sin respuestas genéricas, sin marcados ambiguos: el modelo que proponemos llevará la zona, grupo, clase y clasificación de temperatura exactos que su planta necesita para pasar la inspección y operar de manera segura.