Transmissores de Nível por Radar à Prova de Explosão: Guia ATEX/IECEx Zona 0/1/2

Um transmissor de nível por radar à prova de explosão é um instrumento de nível baseado em radar, projetado e certificado para medir nível com segurança em áreas perigosas onde gases inflamáveis, vapores ou poeiras combustíveis possam estar presentes. Ele deve ser projetado e testado de acordo com normas internacionais — ATEX na Europa e IECEx globalmente — que classificam o perigo por zona (Zona 0, 1 ou 2 para gases; Zona 20, 21 ou 22 para poeiras), por grupo de gás (IIA, IIB, IIC), por classe de temperatura (T1–T6) e por conceito de proteção, mais comumente Ex d à prova de chama ou Ex ia de segurança intrínseca. Para gerentes de compras, engenheiros de processo, contratantes de EPC e engenheiros de segurança de planta, essas marcações decidem mais do que o custo do instrumento: elas determinam se um transmissor é legalmente instalável e fisicamente seguro em um tanque de armazenamento químico, um vaso pressurizado ou um silo de cimento e plástico.

Zonas de Área Perigosa: Como as Zonas 0/1/2 e 20/21/22 São Definidas

ATEX e IECEx dividem locais perigosos pela probabilidade de uma atmosfera explosiva estar presente — quanto mais frequente a atmosfera, mais rigorosa a classificação do equipamento necessária.

Zonas de gás

• Zona 0 — gás explosivo presente continuamente ou por longos períodos (>1.000 horas por ano). Equipamentos aqui devem ter classificação Zona 0 (Ga) — na prática, segurança intrínseca Ex ia ou encapsulamento Ex m.
• Zona 1 — gás explosivo provável de ocorrer em operação normal (10–1.000 horas por ano). Tanto Ex d à prova de chama quanto Ex ia são permitidos.
• Zona 2 — gás explosivo não é provável em operação normal e, se presente, apenas brevemente (<10 horas por ano). Equipamentos Ex d, Ex ia ou Ex nA à prova de faísca são aceitáveis.

Zonas de poeira

• Zona 20 — poeira combustível está presente contínua ou frequentemente.
• Zona 21 — é provável que uma nuvem de poeira ocorra ocasionalmente em operação normal.
• Zona 22 — não é provável que uma nuvem de poeira ocorra em operação normal e, se ocorrer, apenas brevemente.

Duas outras marcações devem ser correspondidas ao processo. O grupo de gás classifica a substância explosiva: IIA (semelhante ao propano), IIB (semelhante ao etileno) ou IIC (semelhante ao hidrogênio e acetileno, o mais exigente). A classe de temperatura limita a temperatura máxima da superfície — T6 (≤ 85 °C) até T1 (≤ 450 °C) — e deve estar igual ou abaixo da temperatura de ignição do gás ou poeira. Um radar Ex db IIC T6 Gb, por exemplo, é à prova de chama, certificado para o grupo IIC e adequado para a Zona 1.

Ex d À Prova de Chama vs Ex ia Segurança Intrínseca: Dois Conceitos de Proteção

O conceito de proteção é a estratégia física que impede o instrumento de inflamar a atmosfera, e geralmente é a primeira decisão que um comprador toma.

Ex d — invólucro à prova de chama (contenção)

Ex d protege por contenção. A carcaça do transmissor é um invólucro à prova de chama robusto e usinado que suporta uma explosão interna e impede que ela se propague para a atmosfera externa. Caminhos de chama certificados — folgas estreitas e com tolerância precisa em cada flange e prensa-cabo — resfriam e extinguem os gases quentes antes que atinjam o exterior.

• Fornece energia total do loop, adequado para transmissores 4–20 mA / HART com longos cabos e múltiplas cargas.
• Classificado Gb: adequado para Zona 1 e Zona 2, mas normalmente não para gás da Zona 0.
• Requer prensa-cabos à prova de chama certificados e entradas não utilizadas seladas; a instalação é mais exigente e o invólucro é mais pesado.
• A temperatura da superfície da carcaça (reduzida pela temperatura do processo) deve permanecer abaixo da temperatura de ignição da atmosfera.

Ex ia — segurança intrínseca (limitação de energia)

Ex ia protege limitando a energia. O transmissor e seu loop de sinal são projetados para que a energia elétrica disponível seja baixa demais para inflamar o gás ou poeira, mesmo sob duas falhas simultâneas. O limite é imposto por um equipamento associado — tipicamente uma barreira galvanicamente isoladora ou de diodo zener na área segura.

• Permite operação em Zona 0 (Ga) quando toda a cadeia de medição é intrinsecamente segura.
• Requer barreiras certificadas e projeto de loop de baixa potência, por isso a arquitetura de radar de dois fios é importante aqui.
• A fiação é mais leve — cabos azuis intrinsecamente seguros e caixas de junção padrão frequentemente reduzem o custo instalado, embora o custo da barreira e os limites de corrente/tensão devam ser aceitos.
• Também válido na Zona 1 e Zona 2.

Muitos radares para áreas classificadas combinam ambas as ideias: um invólucro Ex d com um sensor intrinsecamente seguro ou caminho HART, ou um transmissor Ex ia com um selo de processo Ex d. Ao especificar, declare o conceito desejado — Ex d, Ex ia ou um híbrido Ex d/ia — porque o certificado, a fiação e o preço seguem essa escolha.

Proteção Zona por Zona: Gás vs Poeira vs Tipo Exigido vs Modelo de Radar

Esta tabela mapeia cada zona ATEX/IECEx ao conceito de proteção que as normas permitem e à classe de radar que normalmente seria especificada.

A certificação para zonas de gás e zonas de poeira é independente: um transmissor marcado para gás Zona 1 não é automaticamente certificado para poeira Zona 21, e vice-versa.

Por que o Radar de 80 GHz se Destaca em Tanques e Silos Perigosos

A escolha da frequência impulsiona a precisão, o tamanho da antena e a capacidade de manutenção em áreas perigosas. O radar de 80 GHz (banda W) tem três vantagens em tanques e silos classificados por zona.

Antena menor, instalação mais fácil e econômica. O comprimento de onda de 80 GHz reduz a antena para aproximadamente 40 mm ou menos, permitindo que ela se encaixe em flanges e bocais existentes — crucial onde não se pode cortar uma abertura maior em um vaso pressurizado — e significa uma penetração menor através do invólucro Ex d e uma conexão de processo mais leve.

Ângulo de feixe estreito, menos ecos falsos. A 80 GHz, o ângulo do feixe cai para cerca de 3–5°, em comparação com 10–20° em frequências mais baixas. O feixe evita paredes do tanque, defletores, serpentinas e pás de agitadores que geram ecos espúrios, tornando a avaliação do sinal mais simples e a leitura mais confiável. Em um silo, ele permanece afastado das paredes e anéis de acúmulo que atormentam radares de feixe largo.

Melhor penetração em poeira, vapor e acúmulo. A energia focada e de alta frequência atravessa nuvens densas de poeira, condensação e camadas de vapor com menos atenuação. Em cimento, cinzas volantes, pellets de plástico e pós finos — onde a zona de poeira é frequentemente a razão da existência do instrumento — o radar de 80 GHz mantém um eco limpo onde unidades de frequência mais baixa perdem o sinal. Para uma comparação mais aprofundada, veja Transmissores de nível por radar de 80 GHz vs 26 GHz; nossa página medidor de nível por radar de 80 GHz lista as variantes certificadas.

Certificados a Solicitar: ATEX, IECEx e NEPSI

Para instrumentos para áreas classificadas, o certificado é o entregável. Solicite estes três pelo nome, dependendo do local de instalação.

• ATEX — exigido para equipamentos usados em atmosferas potencialmente explosivas na União Europeia e EEE, conforme a Diretiva 2014/34/UE. O certificado é emitido por um Organismo Notificado e deve ser acompanhado do certificado de exame UE de tipo e da Declaração de Conformidade da UE.
• IECEx — o esquema internacional baseado na série IEC 60079, reconhecido em mais de 30 países e por muitos proprietários de plantas e EPCs como o certificado mais transferível — a maneira mais rápida de obter aceitação de um radar além-fronteiras.
• NEPSI — a certificação chinesa para atmosferas explosivas, exigida para plantas na China continental e amplamente utilizada por fabricantes chineses. Como a WELK é um fabricante chinês, a NEPSI é um item padrão junto com IECEx e ATEX, então um único instrumento é enviado para projetos europeus, do Oriente Médio e chineses com documentação correspondente.

Como verificar um certificado à prova de explosão

Um número de certificado em uma folha de dados não é prova. Verifique antes de fazer o pedido de compra:

1. Pesquise o número do certificado no banco de dados online de certificados IECEx (iecex.iec.ch) e confirme se está atual.
2. Confirme se o titular do certificado corresponde ao fabricante de quem você está comprando.
3. Verifique se o escopo cobre o modelo exato, zona (0/1/2 ou 20/21/22), grupo de gás, classe de temperatura e faixa de temperatura ambiente.
4. Combine a marcação na placa de identificação com o certificado — a placa de identificação do dispositivo deve conter a marcação idêntica (por exemplo, Ex db IIC T6 Gb para uma unidade à prova de chama para Zona 1, ou Ex ia IIC T6 Ga para Zona 0).
5. Confirme o conceito de proteção pelo qual você está pagando (Ex d, Ex ia, ou ambos) aparece no certificado.
6. Solicite o pacote completo — para ATEX, o certificado de exame de tipo da UE e a Declaração de Conformidade; para IECEx, o ExTR e o CoC; para NEPSI, o certificado Ex — antes de se comprometer.

Nossa página de certificados lista as certificações detidas pelos instrumentos WELK, respaldadas por testes de fábrica e inspeção por trás de cada unidade com marcação Ex.

Selecionando um Radar à Prova de Explosão por Aplicação

Tanques de armazenamento químico

Os parques de tanques químicos são tipicamente Zona 1, com Zona 0 em respiros, áreas de chama e certos espaços superiores de reatores. Meios corrosivos dominam a decisão das partes molhadas: escolha uma antena e um selo de processo projetados para o produto químico específico — frequentemente encapsulados em PTFE ou PFA — e corresponda a classe de temperatura ao ponto de fulgor do solvente. Um sensor intrinsecamente seguro com invólucro à prova de chama é uma configuração comum.

Vasos pressurizados e reatores

Pressão e temperatura, e não apenas a zona, orientam a seleção. A conexão de processo e a antena devem suportar a classificação do vaso, e a temperatura de processo reduz a temperatura da superfície do invólucro, portanto, um radar Ex d com classificação para alta temperatura é geralmente especificado. Procure um modelo certificado cuja classe de temperatura seja mantida em toda a faixa de operação, incluindo ciclos de vaporização. Nosso medidor de nível de radar para alta temperatura é certificado para este serviço.

Silos de cimento, cinzas volantes e plástico

Silos são geralmente Zona 21 ou 22 de poeira, às vezes com risco de gás devido a aditivos voláteis. Os requisitos são longo alcance (frequentemente 30–70 m), tolerância a poeira pesada e acúmulo, e classificação à prova de poeira (Ex t) ou intrinsecamente segura para poeira. Um radar de 80 GHz de longo alcance com feixe estreito e antena selada ou purgada é a resposta padrão. Nosso medidor de nível de radar para silo de cimento é um ponto de partida comprovado.

Para funções de alarme e intertravamento, em vez de inventário contínuo, um chave de nível de diapasão à prova de explosão é um complemento confiável e de menor custo ao radar.

Erros Comuns de Compra em Medição de Nível em Áreas Classificadas

1. Especificar Ex d para uma aplicação Zona 0. Um invólucro à prova de explosão é classificado como Gb e pertence à Zona 1; gás da Zona 0 requer classificação Ga, ou seja, Ex ia ou Ex m. Comprar Ex d para um espaço superior da Zona 0 é um erro de conformidade que nenhuma engenharia no local pode corrigir.

2. Comprar o transmissor e esquecer o loop. Ex ia só é intrinsecamente seguro com a barreira certificada no loop; Ex d só é à prova de explosão com prensa-cabos certificados à prova de explosão e entradas não utilizadas seladas. Faça orçamento para a cadeia de medição completa, não apenas para o instrumento.

3. Ignorar o grupo de gás e a classe de temperatura. Equipamento IIB não é automaticamente válido para serviço IIC, e uma classificação T3 não é válida onde o gás inflama a uma temperatura mais baixa. Corresponda todas as três marcações — zona, grupo, classe — ao processo.

4. Assumir que um certificado cobre todas as regiões. ATEX não satisfaz automaticamente jurisdições reconhecidas pelo IECEx, e nenhum substitui um certificado NEPSI para a China continental. Peça os certificados que você precisa no local de instalação.

5. Esquecer a certificação para poeira. Um radar certificado para zona de gás não é certificado para poeira. Zonas de poeira precisam de uma marcação Ex t ou Ex ia classificada para poeira, e o invólucro e a vedação da antena devem ser avaliados quanto à entrada de poeira.

6. Não verificar o certificado. Um certificado fotocopiado com o número certo não é o mesmo que um certificado verificado, dentro do escopo e atual. Use a lista de verificação acima antes de se comprometer.

7. Especificando temperatura insuficiente. A temperatura do processo eleva a temperatura da superfície do invólucro e pode tirar o equipamento da sua classe de temperatura. Informe a temperatura máxima real do processo, não a ambiente da placa de identificação, ao solicitar um orçamento.

Perguntas Frequentes

Qual é a diferença entre transmissores de nível de radar à prova de explosão Ex d e Ex ia? Ex d à prova de chamas contém uma explosão interna em um invólucro robusto e impede a propagação da chama para o exterior; Ex ia limita a energia elétrica do loop a um nível baixo demais para inflamar a atmosfera. Ex d fornece mais potência ao loop e é tipicamente classificado para Zona 1 (Gb); Ex ia é exigido para Zona 0 (Ga) e requer uma barreira isoladora certificada.

Um transmissor de nível de radar à prova de explosão pode ser usado na Zona 0? Sim, mas somente se o transmissor e todo o seu loop tiverem classificação Zona 0 (Ga) — na prática, segurança intrínseca Ex ia ou encapsulamento Ex m. Um transmissor Ex d padrão à prova de chamas é classificado como Gb, adequado para Zona 1 e Zona 2, não para Zona 0.

Quais certificados devo solicitar para um transmissor de nível de radar para área classificada? Solicite ATEX (com o certificado de exame de tipo da UE e a Declaração de Conformidade) para projetos europeus, IECEx para ampla aceitação internacional e NEPSI para plantas na China continental. Se o instrumento puder ser movido entre regiões, solicite os três.

Como verifico se um certificado ATEX ou IECEx é genuíno? Pesquise o número do certificado no banco de dados online de certificados IECEx, confirme se o titular do certificado corresponde ao fabricante e compare a marcação na placa de identificação (por exemplo, Ex db IIC T6 Gb ou Ex ia IIC T6 Ga), zona, grupo de gás e classe de temperatura com o escopo do certificado.

O radar de 80 GHz é confiável em silos empoeirados com classificação de zona de explosão de poeira? Sim. O feixe estreito em 80 GHz rejeita poeira, condensação e acúmulo melhor do que o radar de frequência mais baixa, e um transmissor certificado para poeira (Ex t ou Ex ia poeira) com antena selada ou purgada é a escolha padrão para serviço de silo de longo alcance em cimento e plásticos.

Obtenha um Transmissor de Nível por Radar à Prova de Explosão Certificado para Sua Área Perigosa

Um radar classificado por zona é tão bom quanto o certificado por trás dele. Envie sua classificação de zona (zona ATEX ou IECEx, grupo de gás, classe de temperatura), as dimensões do seu tanque ou silo, as condições do processo (meio, temperatura, pressão e constante dielétrica, se conhecida), e o tamanho do seu bocal ou flange existente para a equipe de vendas da WELK, e recomendaremos um transmissor de nível por radar à prova de explosão certificado com o conceito de proteção correspondente — Ex d, Ex ia ou classificado para poeira — com cópias de certificados e uma cotação de engenharia. Sem resposta genérica, sem marcações ambíguas: o modelo que propusermos terá a zona, grupo, classe e classificação de temperatura exatos que sua planta precisa para passar na inspeção e operar com segurança.