Requisitos de projeto e instalação do novo padrão “Ethernet-APL/2-WISE” – Parte 3/3

Continuação da Parte 1/3 e Parte 2/3 deste Artigo “Ex” sobre requisitos de projeto e instalação do novo padrão “Ethernet-APL/2-WISE”, publicadas nas Edições anteriores

O conceito 2-WISE permite a interconexão de equipamentos intrinsecamente seguros e equipamentos associados que não foram especificamente avaliados para uma combinação específica. Para a aceitação da interligação dos diferentes circuitos destes equipamentos Ex “i”, a comparação da tensão Ui com U_O, da corrente Ii com I_O e da potência Pi com P_O dos circuitos interligados deve demonstrar que Ui, Ii e Pi são iguais ou maiores que U_O, I_O e P_O dos circuitos conectados. Além disso, a capacitância interna máxima (Ci) e a indutância interna máxima (Li) de cada equipamentos Ex “i” (exceto de dispositivos auxiliares), conectados a um sistema 2-WISE, não devem exceder 5 nF e 10 µH, respectivamente.

Em um sistema 2-WISE do tipo “alimentado”, apenas duas portas Ethernet APL (porta de fonte de alimentação e porta de carga de alimentação) podem ser conectadas nas extremidades opostas de um cabo, com um máximo de dois dispositivos auxiliares conectados entre elas. A porta da fonte de alimentação fornece energia c.c. ao sistema 2-WISE e a porta de carga de energia consome energia c.c. do sistema 2-WISE. As portas de dispositivos auxiliares também podem consumir energia c.c. do sistema. A tensão U_O de uma porta de fonte de alimentação deve estar na faixa entre 14,0 V e 17,5 V.

Um sistema 2-WISE alimentado em c.c. deve ser considerado intrinsecamente seguro se uma porta Ethernet de fonte de alimentação e até duas portas de dispositivos auxiliares 2-WISE forem conectadas com um cabo de acordo com as especificações indicadas, com comprimento máximo de 200m, como mostrado na Figura a seguir.

Portas Ethernet de dispositivos auxiliares 2-WISE conectadas em PARALELO por meio de fios curtos (derivações) ao cabo do sistema

Legenda para as figuras de sistemas 2-WISE alimentados:

Portas Ethernet de dispositivos auxiliares 2-WISE conectadas em PARALELO por meio de fios curtos (derivações) ao cabo do sistema

Legenda para as figuras de sistemas 2-WISE alimentados:

Sistema 2-WISE com alimentação c.c. – Portas de dispositivos auxiliares 2-WISE conectadas em paralelo ao cabo do sistema

Qualquer outro dispositivo conectado ao cabo deve ser do tipo “passivo”, o que significa que não é permitido que ele forneça energia ao sistema 2-WISE, com exceção de uma corrente máxima de fuga de 1 mA para uma porta de carga de alimentação e uma corrente máxima de fuga de 50 µA para cada porta de dispositivo auxiliar. O circuito intrinsecamente seguro de uma porta Ethernet APL / 2-WISE deve ser isolado galvanicamente de circuitos não intrinsecamente seguros.

1. Documentação descritiva de Sistema intrinsicamente seguros a dois fios Ethernet APL / 2-WISE

Cada sistema Ethernet APL / 2-WISE deve possuir a sua documentação descritiva, de forma a documentar que os requisitos necessários para projeto e instalação foram devidamente atendidos. Esta documentação descritiva de um sistema 2-WISE deve conter, no mínimo, as seguintes informações: 

1. Cada interconexão de portas Ethernet APL / 2-WISE em um sistema 2-WISE deve ser designada a um NÍVEL DE PROTEÇÃO (EPL), por exemplo, “ia”, “ib” ou “ic”, o qual é determinado pela porta 2-WISE com o EPL menos rigoroso existente no sistema. 
2. Cada interconexão de porta Ethernet APL / 2-WISE deve ser alocada a um GRUPO de equipamento “Ex”, por exemplo, I, IIA, IIB, IIC, IIIA, IIIB ou IIIC, determinado pela porta Ethernet APL / 2-WISE com o grupo de equipamento menos rigoroso existente no sistema. 
3. Esta documentação descritiva do sistema deve conter também a confirmação da verificação de que a temperatura máxima ambiente de cada dispositivo 2-WISE é adequada para a instalação pretendida. 
4. A CLASSE DE TEMPERATURA de cada dispositivo 2-WISE deve ser determinada e registrada nesta documentação descritiva do sistema. 
5. Parâmetros elétricos dos cabos utilizados, a serem conectados a uma porta Ethernet APL / 2 WISE, incluindo os valores de capacitância, indutância e comprimento.

Os parâmetros de segurança intrínseca não necessitam ser incluídos na documentação descritiva para as portas 2-WISE. Esta documentação deve conter informações indicando que uma porta marcada “somente de comunicação 2-WISE” não deve ser conectada a uma “porta de fonte de alimentação 2-WISE”.

2. Considerações sobre os benefícios de utilização de Sistema Ethernet 2-WISE

Com a implantação de sistemas 2-WISE na instrumentação de campo em áreas classificadas são obtidos diversos benefícios e vantagens, quando comparados com outros sistemas de comunicação de dados, como os Fieldbus Ex “i” (FISCO). Dentre outros, podem ser destacados os seguintes benefícios:

1. Utilização de sistemas Ethernet em áreas classificadas, por meio da aplicação do tipo de proteção por segurança intrínseca (Ex “i”)
2. Velocidade de comunicação de 10 MBit/s, Full-Duplex, com integração simplificada a sistemas de controle de processo, como em DCS ou PLC
3. Maiores comprimentos de cabos para instalação dos dispositivos e instrumentos “Ex” no campo, com distâncias de até 1,0 km
4. Facilidade de acesso aos equipamentos e dispositivos “Ex” de campo, em área classificada, de forma remota, via Web server, por meio de um endereço IP da rede Ethernet
5. Integração de dados sem necessidade de conversão de protocolos, desde a área fabril (instrumentação de campo em áreas classificadas), passando pelos níveis de supervisão e controle, engenharia, manutenção e gestão de ativos, até o nível corporativo
6. Elevação na quantidade e na qualidade de aquisição de dados dos dispositivos de campo e instrumentos “Ex”, incluindo diagnósticos mais completos, informações úteis de operação e dados das variáveis de processo que estão sendo medidas
7. Dispensa da necessidade de verificação dos parâmetros de entidade ou de limitação entre os switches de campo e os dispositivos e instrumentos “Ex”, por meio da padronização “normativa” de valores, facilitando os serviços de projeto, montagem e inspeção em áreas classificadas
8. Simplificação de serviços de projeto, montagem, inspeção e manutenção “Ex” em áreas classificadas, por meio de comunicação de dados e alimentação de força por meio de um mesmo cabo shieldado de 2 fios
9. Integração das áreas de TI, TA e TO, por meio de utilização padronizada de sistemas Ethernet desde os dispositivos “Ex” de campo, em áreas classificadas contendo atmosferas explosivas de gases inflamáveis ou poeiras combustíveis, até os sistema na “nuvem”, como gestão de ativos, controles avançados e sistemas de engenharia e manutenção
10. Possibilidade de interoperabilidade de dispositivos de dispositivos e instrumentos de campo “Ex”, incluindo sensores, atuadores, transmissores, posicionadores e switches “Ex” 2-WISE, independentemente de fabricantes ou modelos utilizados