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Tesis:

Estudio y análisis del riesgo de iniciación de la explosión por chispas eléctricas de baja energía e influencia de los materiales de los contactos en circuitos eléctricos de seguridad intrínseca

  • Autor: MARTINEZ DIAZ, Carlos

  • Título: Estudio y análisis del riesgo de iniciación de la explosión por chispas eléctricas de baja energía e influencia de los materiales de los contactos en circuitos eléctricos de seguridad intrínseca

  • Fecha: 1990

  • Materia: ELECTRICIDAD;RIESGO

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE MINAS

  • Departamentos: SISTEMAS ENERGETICOS

  • Acceso electrónico:

  • Director/a 1º: GONZALEZ GALLEGO, Celestino

  • Resumen: La comprobación de la seguridad de los "circuitos de seguridad intrínseca" empleados en atmósferas gaseosas explosivas (Grupos de explosión: I/CH4; IIA/C3H8; IIB/C2H4 y lIC/H2), se realiza: 1. Empíricamente, comparando la energía máxima disipada en los arcos eléctricos originados por fallos en el circuito, con un coeficiente de seguridad normalizado (EN 50.020) con las energías mínimas de inflamación obtenidas a partir de arcos eléctricos generados en el explosor, ensayando circuitos eléctricos sencillos (resistivos, inductivos y capacitivos) con las mezclas gaseosas explosivas de referencia. 2. Experimentalmente mediante ensayos directos en el explosor según el procedimiento normalizado (EN 50.020). Las energías mínimas de inflamación se deducen de las curvas límites de inflamación definidas por pares (U, I) para los circuitos resistivos (I L) para los inductivos y (C, U) para los capacitivos. Actualmente las únicas curvas publicadas para los circuitos capacitivos corresponden a los de explosión I y IIC (EN 50.020). Todos los laboratorios encargados de la certificación de conformidad a normas de los circuitos de seguridad intrínseca (CERCHAR, LCIE, PTB, BVS, BASEEFA, LOM. etc.) han constatado algunas dificultades para la realización de los ensayos en el explosor CEI, principalmente por la necesidad de mantener el aparato en unas condiciones, de sensibilidad tales que se garantice la fiabilidad de los resultados obtenidos. Por esta razón, se realizan continuos trabajos orientados a la búsqueda de procedimientos alternativos de verificación de la seguridad, basados la mayoría de ellos en la aplicación de modelos numéricos prescindiendo en la medida de lo posible de la realización de ensayos directos en el explosor. Para ello es necesario conocer con gran exactitud las curvas límites de inflamación para todos los grupos de explosión y el curso y valores característicos de los arcos eléctricos (principalmente energía y tiempo de duración) correspondientes a los puntos que definen dichas curvas (arcos eléctricos de referencia o con una probabilidad de inflamación 1,25/1000). Ambos aspectos, particularizados para los circuitos capacitivos, constituyen el objeto del presente trabajo. El estudio de los arcos de referencia se ha realizado en base a los registros obtenidos de las descargas en el aire (en condiciones normales de presión y temperatura) generadas en el explosor CEI, ensayando circuitos capacitivos. De acuerdo con la bibliografía consultada y en el marco de la verificación de la seguridad de los circuitos de seguridad intrínseca, es esperable que los arcos eléctricos originados en el explosor cuando se realicen los ensayos con las mezclas explosivas de referencia, no difieran sustancialmente, en cuanto a su curso y valores característicos, de los obtenidos en este trabajo; no obstante, este extremo debe ser objeto de comprobación. Los resultados más importantes obtenidos son los siguientes: 1. Se han determinado las curvas límites de inflamación para los circuitos capacitativos y los grupos de explosión I, IIA, IIB, y IIC, encontrando que las tensiones mínimas de inflamación (v.m.i) establecidas en la norma EN 50.020, son superiores a las obtenidas en el presente trabajo, sobre todo ensayando capacidades inferiores a 0,1uf . 2. Se ha comprobado que el estado superficial del disco de cadmio, condiciona de forma importante la sensibilidad del explosor y por lo tanto los resultados de los ensayos, obteniéndose los menores valores de (v.m.i) con discos usados, es decir oxidados superficialmente por el efecto de arcos precedentes alimentados por el circuito de calibración establecido en EN 50.020 (acondicionamiento previo propuesto por el H.S.E). 3. Analizado el curso de los arcos de cierre en el explosor alimentados por circuitos capacitivos. se comprobó que los parámetros R y L del circuito de ensayo influyen decisivamente en los resultados de las pruebas. La energía disipada en el arco y la tensión inicial de carga del condensador, sirven para determinar el riesgo de explosión. Desde el punto de vista de la repetibilidad de los resultados, las curvas límites de inflamación sólo son válidas para tensiones superiores a 10 V. Finalmente se ajustó un modelo numérico que permite determinar las características de los arcos eléctricos de referencia para circuitos capacitativos (arcos de cierre en el explosor) y las energías mínimas de inflamación correspondientes