Seleção de interruptores de nível de ponto ex-certificados e SIL2 para silos de pó em zonas perigosas

O Dilema da Seleção: Duas Restrições de Proteção contra Explosão e Segurança Funcional

Em aplicações químicas, farmacêuticas, de processamento de alimentos e de mineração, o monitoramento de nível em silos de pó geralmente apresenta um problema de seleção difícil: o dispositivo deve satisfazer simultaneamente a certificação de proteção contra explosão para áreas perigosas e a integração de segurança funcional em Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS) para prevenção de transbordamento ou proteção contra funcionamento a seco.

A proteção contra explosão aborda “não ignição da atmosfera”; a certificação SIL aborda “agir de forma confiável quando necessário.” Ambos são essenciais, mas quando combinados em um único dispositivo, a complexidade da seleção aumenta significativamente.

Tomando o risco de explosão de poeira como exemplo, a IEC 60079 classifica as áreas perigosas em zonas (Zona 20/21/22 para poeira, Zona 0/1/2 para gás). Diferentes zonas exigem diferentes tipos de proteção (por exemplo, Ex d à prova de chama, Ex ia segurança intrínseca, Ex t proteção de invólucro). Concomitantemente, a segurança funcional IEC 61508 exige que o dispositivo execute de forma confiável ações de segurança (por exemplo, acionar alarmes ou desligar a alimentação) sob demanda, onde o nível SIL determina diretamente a probabilidade de falha sob demanda (PFD) do dispositivo.

O Soliphant M FTM50 oferece um caminho para satisfazer ambas as estruturas de certificação.

Coexistência de Certificação Ex e SIL2: Viabilidade Técnica e Pré-requisitos de Configuração

Nem todas as versões certificadas Ex do FTM50 suportam segurança funcional SIL2. Alcançar ambos requer o bloqueio de uma combinação de configuração específica.

De acordo com a Folha de Dados de Segurança Funcional da Endress+Hauser, a capacidade SIL2 para o FTM50 é válida apenas sob as seguintes condições:

• Inserto eletrônico: FEM58 (saída NAMUR conforme IEC 60947-5-6)

• Código de pedido: Variantes específicas (FTM50-xxxxx8xxxRx / xxxxx8xxxSx)

• Modo de segurança: MAX (prevenção de transbordamento) ou MIN (proteção contra funcionamento a seco)

• Arquitetura: 1oo1D (canal único com diagnósticos internos e saída de falha)

Na configuração SIL2, as principais métricas de confiabilidade para o FTM50 incluem:

• Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD_av): 2,09 × 10⁻⁴ (T₁ = 1 ano)

• Fração de Falha Segura (SFF): 91%

• Tempo Médio Entre Falhas (MTBF_tot): 184 anos

Isso indica que, sob modo de baixa demanda que requer teste de prova anual, a probabilidade de falha da função de segurança é controlada em um nível extremamente baixo, atendendo aos requisitos quantitativos para a maioria das aplicações SIL2.

Correspondência e Limitações dos Tipos de Proteção contra Explosão

O FTM50 suporta múltiplos tipos de proteção contra explosão, mas diferentes tipos têm diferentes limites de processo:

Uma limitação notável: Ao selecionar FEM58 (obrigatório para SIL2) com invólucro à prova de chama Ex de, o limite superior da temperatura ambiente é de +60°C, em vez dos +70°C padrão. Para locais com alta temperatura ambiente (por exemplo, verão no Oriente Médio ou perto de fontes de calor), essa redução de temperatura deve ser considerada nos cálculos de seleção.

Além disso, certas versões Ex suportam apenas um limite superior de temperatura do processo de 150°C. Para aplicações que exigem temperatura do meio de 280°C e proteção Ex específica, as Instruções de Segurança (documento XA) relevantes devem ser consultadas para verificação.

Valor das Funções de Diagnóstico na Configuração SIL2

O inserto eletrônico FEM58 inclui um botão de teste que simula a cobertura do garfo para verificar a comunicação e a integridade do sinal entre o sensor e o amplificador isolador sem alterar o nível real. Isso é particularmente valioso para testes de prova periódicos em circuitos de segurança SIL2.

Do ponto de vista da segurança do processo, essa função de autoteste reduz os custos de teste e melhora a viabilidade da frequência de teste, diminuindo assim o valor PFD cumulativo.

Recomendações de Projeto e Lista de Verificação

Ao selecionar o FTM50 sob restrições duplas Ex+SIL2, os seguintes itens devem ser verificados:

1. Classificação da área perigosa: Confirmar zona de poeira (Zona 20/21/22) vs. zona de gás (Zona 0/1/2), ou classificação mista

2. Temperatura do processo vs. compatibilidade da versão Ex: Verificar se a versão de alta temperatura (280°C) é compatível com o tipo de proteção Ex selecionado

3. Temperatura ambiente vs. tipo de invólucro: Com FEM58, o limite superior da versão Ex de é de 60°C

4. Precisão do código de pedido: A capacidade SIL2 é específica do código; confirmar via Configurador de Produto

5. Aquisição e conformidade do Manual de Segurança (SD206F): Instalação, comissionamento e testes de prova devem seguir o Manual de Segurança

Conclusão

O Soliphant M FTM50 atende à proteção Ex (multizona gás/poeira) e à segurança funcional SIL2 em um único dispositivo, reduzindo a contagem de interfaces e a complexidade do sistema. No entanto, a correspondência precisa dos parâmetros do processo, tipo de proteção Ex, versão do inserto eletrônico (FEM58) e código de pedido é essencial durante a seleção para atingir o objetivo duplo de “proteção contra não ignição e ação de segurança confiável” no local de instalação.