Intrinsieke veiligheid (Ex i) — waarom de entity-parameters van barrière en veldapparaat op elkaar moeten aansluiten

De gids over ATEX & explosiegevaarlijke zones noemt intrinsiek veilige circuits als een van de aandachtspunten bij installatie, zonder in detail te gaan op hoe die veiligheid wordt onderbouwd. Dit artikel gaat over dat detail: het entity concept van IEC 60079-11, waarmee wordt getoetst of een barrière en een veldapparaat samen een intrinsiek veilige kring vormen — en waarom die toets bij periodieke inspectie en bij vervanging van apparatuur relevant blijft.

Wat intrinsieke veiligheid is

Bij intrinsieke veiligheid (Ex i) wordt een elektrisch circuit zo ontworpen dat de energie (spanning, stroom, en daarmee vonkenergie) die onder normale en onder foutcondities in het gevarengebied terecht kan komen, te laag is om de aanwezige gas- of stofatmosfeer te ontsteken. Dit wordt bereikt met een barrière — een Zener-barrière of galvanische scheider — die in het veilige gebied is geplaatst en die spanning en stroom naar het veldapparaat in het gevarengebied begrenst.

De entity-parameters

Op het certificaat van elk onderdeel van een Ex i-kring staan de zogeheten entity-parameters, die tegen elkaar moeten worden getoetst om te bepalen of de combinatie van barrière, kabel en veldapparaat als geheel intrinsiek veilig is:

Voor de klasse-1 en klasse-2 (Ui/Ii) toetsing volstaat het vergelijken van de apparaatwaarden; voor de capaciteit en zelfinductie moet nadrukkelijk de kabel zelf worden meegerekend — bij een lange kabelverbinding kan de kabelcapaciteit of -inductantie een aanmerkelijk deel van de toegestane marge opsouperen, ook als het veldapparaat zelf ruim binnen de grenzen van de barrière past.

Waarom dit bij periodieke inspectie relevant blijft

Een veldapparaat dat tijdens onderhoud wordt vervangen door een naar schijn gelijkwaardig model — bijvoorbeeld een nieuwere sensor van dezelfde fabrikant, of een vervangend apparaat van een andere fabrikant — kan andere entity-parameters hebben dan het oorspronkelijke apparaat. Als die nieuwe waarden niet opnieuw tegen het certificaat van de barrière worden getoetst, is de intrinsieke veiligheid van de kring niet langer gegarandeerd, ook al functioneert het geheel op het eerste gezicht volkomen normaal — een intrinsiek-veilige fout wordt immers pas zichtbaar bij een daadwerkelijke storing, niet bij normaal bedrijf.

Praktische relevantie

Bij de (her)beoordeling van een Ex i-kring, bijvoorbeeld tijdens de periodieke inspectie volgens NEN-EN-IEC 60079-17 (zie de gids over periodieke Ex-inspectie), hoort het controleren van de entity-parameters van elk onderdeel tegen het certificaat van de barrière, inclusief de daadwerkelijke kabellengte, tot de te documenteren controlepunten — niet alleen een visuele controle van bekabeling en aansluitingen.

Veelgemaakte fouten

1. Een veldapparaat vervangen door een schijnbaar gelijkwaardig model zonder de entity-parameters opnieuw tegen het certificaat van de barrière te toetsen — de intrinsieke veiligheid van de kring is dan niet langer aantoonbaar gegarandeerd.
2. De kabelcapaciteit en -inductantie niet meerekenen in de Ca/La- budget-toets, en alleen de apparaat-op-apparaat-parameters controleren — bij een lange kabel kan dit een relevant deel van de marge zijn.
3. Onderdelen van verschillende fabrikanten combineren zonder een gedocumenteerde systeemcertificering of expliciete compatibiliteitscontrole — interconnectie is alleen gegarandeerd binnen de entity-parameter-toetsing, niet op basis van merkvertrouwen.
4. De aardverbinding van de Zener-barrière als optioneel behandelen — de beschermende werking van de barrière is afhankelijk van een laagimpedante, toegewijde en geverifieerde IS-aardverbinding.

Gerelateerd

• ATEX & explosiegevaarlijke zones — classificatie & inspectie
• ATEX-markering decoderen
• ATEX-kabelinvoeringen Ex d / Ex e
• Periodieke Ex-inspectie volgens NEN-EN-IEC 60079-17