¿Se pueden utilizar placas calefactoras de PTFE en atmósferas explosivas?

'Hay un proceso en una instalación química que utiliza líquidos inflamables. Todos los equipos eléctricos de la región deben estar certificados para su uso en ubicaciones peligrosas". En ciertos entornos, una chispa o una superficie caliente podría encender una mezcla explosiva de vapores, gases o polvo inflamable. Las placas calefactoras de PTFE suelen ser la solución perfecta para operaciones químicas, debido a su resistencia a la corrosión y estabilidad química, pero la pregunta es: ¿pueden utilizarse correctamente en atmósferas explosivas? Más importante aún, ¿qué certificaciones y métodos de instalación se necesitan para garantizar un funcionamiento seguro?

La respuesta es sí, las placas calefactoras de PTFE se pueden utilizar en lugares peligrosos, pero solo si se desarrollan, certifican e instalan cuidadosamente para esos lugares. En atmósferas explosivas no hay margen de error. La certificación no es sólo un rastro documental, es una confirmación de que el equipo ha sido diseñado para mitigar o controlar los riesgos de ignición.

El calentador como encendedor
Existen dos problemas principales de ignición con cualquier calentador eléctrico. El primero es el peligro de que se formen chispas o arcos eléctricos en el cableado, los terminales o los componentes de conmutación. El segundo es la superficie caliente del propio calentador, que puede alcanzar una temperatura lo suficientemente alta como para encender gases o partículas en las proximidades del calentador.

Estos peligros se gestionan en contextos industriales normales con estándares estándar de seguridad eléctrica. Sin embargo, en zonas peligrosas las consecuencias de la ignición son mucho más graves. Por lo tanto, las regulaciones exigen que el equipo esté construido de manera que la ignición no ocurra durante el funcionamiento normal y situaciones de falla específicas.

Esta dificultad se resuelve mediante marcos de seguridad internacionales que establecen requisitos bien definidos. La Directiva ATEX 2014/34/UE desarrollada en Europa y muchos otros lugares debe ser seguida por los equipos utilizados en atmósferas explosivas. El sistema IECEx también puede proporcionar una certificación reconocida internacionalmente. Los estándares para sitios peligrosos se describen en el Código Eléctrico Nacional de los Estados Unidos.

Las regulaciones especifican áreas peligrosas según el tipo y la aparición de atmósferas explosivas. Las zonas 1 y 2 para gases y vapores son regiones donde las combinaciones explosivas pueden estar presentes con frecuencia o rara vez. Las zonas 21 y 22 para polvos combustibles especifican ubicaciones donde es probable que se produzcan nubes de polvo en condiciones normales o anormales.

Regulación de la temperatura de la superficie
Una de las formas más básicas de proteger los dispositivos de calefacción en áreas peligrosas es limitar la temperatura de su superficie. Cada gas o polvo combustible tiene una temperatura de ignición determinada. Si la superficie externa del equipo está por debajo de este umbral, la ignición no puede ocurrir únicamente por contacto.

Por lo tanto, las placas calefactoras de PTFE para lugares peligrosos están equipadas con dispositivos de control de temperatura estrictos. El punto de ajuste del calentador está limitado a mantener la temperatura máxima de la superficie de manera segura por debajo de la temperatura de ignición de la atmósfera circundante. Para muchos sistemas, esta protección incorpora una limitación de temperatura certificada que funciona independientemente del controlador principal.

Dichos mecanismos de seguridad están destinados a apagar el calentador cuando la temperatura supera un umbral predefinido, evitando así el sobrecalentamiento incluso en caso de falla del sistema de control. En zonas peligrosas, por lo general se considera necesaria una redundancia para la protección de la temperatura.

Métodos de aislamiento y encapsulación.
Otro método común de protección es la separación de las probables fuentes de ignición de la atmósfera circundante. Algunos diseños tienen los elementos calefactores y las conexiones eléctricas enrollados en compuestos protectores o recintos sellados. Esta técnica evita que chispas o piezas interiores calientes enciendan gases inflamables.

Las técnicas de encapsulación se denominan generalmente protección "Ex m" según las normas internacionales para zonas peligrosas. Los elementos calefactores están rodeados de materiales aislantes que evitan que las temperaturas susceptibles de ignición-y los arcos eléctricos alcancen la atmósfera externa.

En el caso de placas calefactoras de PTFE, el encapsulado es posible en la estructura de PTFE o en una carcasa protectora separada. El diseño proporciona aislamiento físico de cualquier componente eléctrico del entorno circundante.

Principios de diseño de seguridad mejorados
El otro término que se utiliza a menudo para describir equipos para áreas peligrosas es mayor seguridad o "Ex e". En lugar de limitar una explosión, esta filosofía de diseño inhibe la ignición al evitar circunstancias que podrían causar chispas, arcos o temperaturas extremas durante el funcionamiento normal.

Mejores diseños de seguridad podrían incluir un mejor aislamiento, terminales más fuertes y configuraciones de cableado resistentes que reduzcan la probabilidad de problemas eléctricos. Los componentes se seleccionan para funcionar dentro de limitaciones térmicas conservadoras a fin de evitar la creación de puntos calientes localizados.

Los estándares de seguridad mejorados, cuando se aplican a las placas calefactoras de PTFE, pueden afectar el diseño de las cajas de terminales, los sistemas de cableado y los sensores de temperatura asociados con el conjunto del calentador.

Sistemas de Presurización y Purga
Algunas instalaciones utilizan técnicas de purga y presurización para proteger equipos en áreas peligrosas. Esto se denomina protección 'Ex p' y significa que se inyecta constantemente aire limpio o gas inerte en una carcasa que alberga los componentes eléctricos.

El sistema de purga impide que entren gases inflamables al recinto. Esto eliminará la posibilidad de que se formen combinaciones explosivas alrededor de fuentes de ignición. Si la presión protectora cae por debajo de un límite seguro, el aparato se apaga automáticamente.

En sistemas de calefacción implementados en entornos excepcionalmente hostiles, se puede utilizar un sistema de purga junto con otros mecanismos de protección para proporcionar un nivel adicional de garantía de seguridad.

Factores a considerar en la selección e instalación
Al seleccionar una placa calefactora de PTFE para situaciones peligrosas, es importante evaluar todo el sistema, no solo el calentador. El controlador, el cableado, los sensores y los gabinetes eléctricos deben tener la clasificación adecuada para la clasificación de zona peligrosa donde funcionarán.

Los documentos de certificación deben demostrar la conformidad con normas reconocidas como ATEX, IECEx o sistemas de certificación nacionales comparables. Las marcas de los equipos suelen describir la zona, la clasificación de temperatura y el mecanismo de protección.

Se recomienda encarecidamente consultar a profesionales en áreas peligrosas o ingenieros de seguridad de procesos durante el diseño del sistema. Dicha experiencia puede ayudar a garantizar que el equipo seleccionado cumpla con los estándares regulatorios y los objetivos de seguridad del proceso.

La instalación adecuada es igualmente vital. Incluso los equipos certificados pueden resultar perjudiciales si se colocan incorrectamente. El concepto de protección debe mantenerse mediante el uso de prensaestopas, sistemas de puesta a tierra y sellos de gabinete adecuados para su uso en áreas peligrosas.

Un principio de seguridad que no puedes ignorar
Una placa calefactora de PTFE convencional para uso industrial no está certificada para áreas peligrosas y nunca debe instalarse en atmósferas explosivas. (3) Dicho equipo puede ser una fuente de ignición sin restricciones de temperatura, recintos protectores o sistemas de seguridad reconocidos.

Sin embargo, si se construyen y certifican según los requisitos de áreas peligrosas, las placas calefactoras de PTFE se pueden usar de manera segura en áreas que contienen gases inflamables o polvos combustibles. Su resistencia a los productos químicos y sus cualidades de superficie limpia con frecuencia los hacen útiles para el procesamiento de solventes, la fabricación de productos químicos y aplicaciones relacionadas.

La conclusión es que la premisa es simple: el equipo siempre debe adaptarse al entorno en el que opera. La certificación, el diseño de ingeniería y los métodos de instalación adecuados en atmósferas explosivas transforman un calentador potencialmente peligroso en un componente seguro y confiable del sistema de proceso.