AUTOMATIZACION > Guía de selección de Barreras Zener y Aisladores Galvánicos

La elección de una barrera zener o de un transformador de aislación galvánica para una aplicación determinada normalmente requiere del conocimiento de la Ley de Ohm, del funcionamiento de los diodos zener y atención a los detalles. El siguiente procedimiento puede resultar útil:

1.- Determinar la Clase, División y Clasificación de Grupo del área donde el instrumento estará ubicado.

2.- Determine si el instrumento (transmisor, válvula solenoide, etc.) que será montado en la zona clasificada es Intrínsecamente Seguro.

3.- Determine si el instrumento Intrínsecamente Seguro contiene una aprobación CSA, Ex o Factory Mutual o si el instrumento se considera un dispositivo simple. Si el instrumento es un dispositivo simple, entonces la unidad no precisa una aprobación para ser utilizado en una zona clasificada, siempre y cuando el dispositivo esté conectado a través de una barrera intrínsecamente segura. Esta barrera protegerá al dispositivo simple de una falla tanto en el área segura como en el área clasificada.

4.- Identifique el fabricante y el número de serie del instrumento Intrínsecamente Seguro si el mismo no es un dispositivo simple.

5.- Verifique si se dispone de una puesta a tierra de Seguridad Intrínseca y de alta confiabilidad, o cuan difícil sería instalar una en caso de su ausencia. Es posible que el costo de instalar esa puesta a tierra sea muy superior al costo de lasa barreras de aislación galvánica. En algunos casos la instalación de una puesta a tierra Intrínsecamente Segura puede ser imposible, obligando a descartar la opción de barreras zener. Si se dispone de una puesta a tierra Intrínsecamente Segura existen varias opciones:

· Decidir en principio si se desea un sistema flotante o si el circuito acepta una conexión directa a tierra. Averigüe si su instrumentación ya está conectada a tierra y si es así verifique si 2 conexiones a tierra en el mismo circuito tendrán un efecto adverso en el circuito. Recuerde que no debe conectar puestas a tierra comunes con puestas a tierra de Seguridad Intrínseca. En general si su circuito puede conectarse directamente a tierra el costo de las barreras zener será menor. Los circuitos flotantes dan un mayor grado de rechazo a las interferencias en modo común y generalmente resisten 1 falla de tierra pero el costo es mayor.

· Si se elige la solución de aisladores galvánicos generalmente se Ud. puede olvidar de las conexiones a tierra.

6.- Para barreras zener elija la polaridad que desee. Esto puede decidirse por la presencia de otra puesta a tierra en el circuito o por el circuito en sí: si Ud. tiene un circuito de CA entonces muy probablemente requerirá una barrera de CA. Las barreras mas comunes son las de polaridad positiva. Muchas personas usan las versiones de CA solo para estandarizar los modelos a lo largo de la planta aun si son mas caros. Esto ofrece flexibilidad al determinar la polaridad.

Los aisladores galvánicos no están polarizados en el mismo sentido que las barreras zener pues no están conectados a tierra. Sin embargo en muchos casos son sensibles a la polaridad y deben estar conectados de manera correcta. También pueden requerir una fuente de alimentación auxiliar. De ser necesario la alimentación puede variar en un amplio rango. Cada dispositivo requiere solo una pequeña corriente, por lo que no se precisan fuentes de alimentación sofisticadas. En muchas aplicaciones la fuente de alimentación ya está disponible y en caso contrario es un requerimiento adicional.

7.- Elija la barrera con el voltaje nominal que necesite. Normalmente este será el valor de voltaje siguiente al máximo voltaje en la fuente de alimentación. A veces puede ser necesario elegir un dispositivo con un voltaje nominal mas alto para reducir los efectos adversos causado por la corriente de pérdida de los diodos zener. Cada barrera zener es testeada para asegurar que cuando se aplique un valor de voltaje particular entre los terminales del área segura (con los terminales del área peligrosa desconectados) el valor de corriente de perdida a través de los diodos zener no exceda un valor predeterminado (generalmente 10 microA). Este voltaje (y la corriente si supera 10 microA) esta listado para cada barrera zener ayudándole así a decidir cual tipo es el adecuado. Esto se denomina como "voltaje de trabajo".

La columna marcada "voltaje máximo" es el valor del voltaje de la fuente de alimentación en el cual, sin ninguna conexión con las terminales de área peligrosa, el fusible volará. Esto se debe a la corriente de perdida excesiva que circula a través de los diodos zener por el alto voltaje de entrada. Algunos aisladores galvánicos (especialmente los usados en el monitoreo de voltajes) puede ser considerado de una manera similar. Sin embargo, todos los aisladores galvánicos han sido desarrollados especialmente para aplicaciones específicas y la corriente de perdida a través de los diodos zener ha sido tenida en cuenta en las especificaciones de diseño. Así, por ejemplo, un dispositivo de monitoreo de voltaje con un rango de 0 a 12 V transferirá voltajes de 0 a 12 V con un error de menos de 5 mV tomando en cuenta la corriente de perdida a través de los diodos zener. En otros dispositivos el diseño es tal que la corriente de perdida en los diodos que zener no afecta la operación y solo debe tenerse en cuenta el voltaje de alimentación.

8.- Considere el "máximo valor total de resistencia" de las barreras zener o los valores de las resistencias de entrada y salida de los aisladores galvánicos y su efecto en el circuito. Asegúrese que la resistencia no cause caídas de tensión inaceptables en los circuitos cuando exista un flujo de corriente apreciable. Asegúrese que en los circuitos con altas resistencias ( como ser monitores de voltaje) tales resistencias no sean un porcentaje significativo de la resistencia de entrada del instrumento receptor. Una barrera zener con una resistencia completa de 1 k Ohm en un circuito de termocupla puede causar un error de 0.1 5 en la lectura al ser usado conjuntamente con un instrumento con una resistencia de entrada de 1 M Ohm. Un monitor de voltaje basado en aislación galvánica usado en la misma aplicación puede causar un error de solos 0.025 % en la lectura porque su resistencia de entrada es muy alta (mas de 20 megohms) y su resistencia de salida es de solo 250 ohms.

9.- La columna denominada "Fuse rating: calificación del fusible" corresponde al máximo valor permitido a través del circuito y la barrera.

10.- Finalmente, si tiene alguna duda, pregúntenos. Una buena parte de nuestro trabajo consiste en ayudar a los usuarios con sus problemas y estos problemas normalmente ayudan en el desarrollo de nuevas soluciones.

Roberto Riedl tendrá mucho gusto en alcanzarle mas información. Llámelo al 4730-1100 interno 137, o escríbale un e-mail robertor@schillig.com.ar