¿Cómo utilizar de forma segura un analizador Raman de procesos en una ubicación peligrosa?

Escrito por Janam Pandya

Cuando su proceso se lleva a cabo en un entorno peligroso, la precisión y la seguridad van de la mano. En las instalaciones que manipulan gases inflamables, disolventes volátiles o polvos combustibles, los equipos analíticos deben hacer algo más que proporcionar resultados precisos: deben cumplir estrictos requisitos de seguridad para evitar provocar una explosión o un incendio.

En este blog, analizaremos qué es un lugar peligroso, cómo se clasifican estos entornos y qué hay que tener en cuenta al instalar un analizador Raman para supervisar los procesos en tiempo real y de forma segura en estos entornos.

¿Qué es un lugar peligroso?

Un lugar peligroso es cualquier zona en la que puedan estar presentes gases, vapores, polvos o fibras inflamables en cantidades suficientes como para crear un riesgo de incendio o explosión. Estos entornos son habituales en industrias como:

• Petróleo y gas (midstream y downstream)
• Procesamiento petroquímico
• Farmacéutica
• Producción química

El riesgo suele introducirse por la presencia de sustancias inflamables combinadas con oxígeno y una posible fuente de ignición. Para que cualquier dispositivo de medición funcione de forma segura en estos entornos, debe estar específicamente diseñado y certificado para el entorno.

Comprensión de las clasificaciones de ubicaciones peligrosas

Los entornos peligrosos están regulados para evitar la ignición de sustancias inflamables debido a equipos eléctricos o mecánicos. Varios sistemas de clasificación internacionales definen la naturaleza y la gravedad de estos riesgos, y orientan sobre qué equipos se pueden utilizar con seguridad y cómo deben certificarse.

NEC / CEC (Norteamérica)

En los Estados Unidos y Canadá, las ubicaciones peligrosas se clasifican utilizando el sistema de clases/divisiones definido por el Código Eléctrico Nacional (NEC) y el Código Eléctrico Canadiense (CEC).

• Clases
  • Clase III: lugares donde hay fibras o partículas inflamables
  • Clase II: lugares donde hay polvo combustible
  • Clase I: lugares donde hay gases o vapores inflamables en el aire en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas o inflamables
• Divisiones
  • División 2: el peligro solo está presente en condiciones anormales
  • División 1: el peligro está presente durante el funcionamiento normal

ATEX (Europa)

ATEX (del francés ATmosphères EXplosibles) es la directiva de la Unión Europea que regula los equipos destinados a ser utilizados en atmósferas explosivas. Utiliza un sistema de zonas basado en la probabilidad y la duración de la exposición a gases o polvos explosivos.

• Zona 0 (gas), Zona 20 (polvo): hay atmósfera explosiva de forma continua o durante largos periodos de tiempo.
• Zona 1 (gas), Zona 21 (polvo): es probable que esté presente en condiciones normales.
• Zona 2 (gas), Zona 22 (polvo): es improbable que se produzca y, si lo hace, solo durante un breve periodo de tiempo.

IECEx (Internacional)

IECEx es el sistema de la Comisión Electrotécnica Internacional para la certificación de normas relativas a equipos para uso en atmósferas explosivas. Proporciona un sistema de certificación armonizado a nivel mundial para fabricantes y usuarios finales que operan en entornos peligrosos.

IECEx

• Utiliza el mismo sistema de clasificación de zonas que ATEX (Zona 0, 1, 2 para gases; Zona 20, 21, 22 para polvos).
• Se basa en las normas IEC (como la IEC 60079) para garantizar la coherencia en todo el mundo.
• Ofrece un enfoque simplificado para el despliegue de equipos certificados en varios países, lo que reduce la necesidad de volver a realizar pruebas o recertificaciones a nivel regional.

Sistema Región/Origen Enfoque de clasificación Zonas de peligro/Niveles Grupos/Categorías de equipos Notas clave

NEC/CEC Norteamérica (EE. UU./Canadá) Sistema de clases/divisiones – Clase I: Gases/Vapores – Clase 2: Polvo – Clase 3: Fibras/Partículas en suspensión

– División 1: Funcionamiento normal

– División 2: Condiciones anormales No agrupados como ATEX/IECEx Ampliamente utilizado en EE. UU. y Canadá; basado en la probabilidad de presencia y el tipo de material

ATEX Unión Europea Sistema de zonas – Zona 0 (gas), 20 (polvo): Presencia continua

– Zona 1 (gas), 21 (polvo): Probable durante el funcionamiento normal

– Zona 2 (gas), 22 (polvo): Improbable o de corta duración – Grupo I: Minería

– Grupo II: Industria Directiva de la UE (2014/34/UE); requisito legal en los países de la UE

Sistema de zonas internacional (global) IECEx (igual que ATEX) – Zona 0, 1, 2 (gases)

– Zona 20, 21, 22 (polvo) Igual que ATEX (cumple con las normas IEC 60079) Armonizado a nivel mundial; facilita la certificación de equipos en varios países

Retos comunes con las herramientas analíticas en la monitorización de procesos peligrosos

La implementación de instrumentos para la monitorización de procesos en lugares peligrosos presenta una serie de retos únicos:

• Riesgo de ignición: cualquier chispa o superficie caliente puede provocar una combustión.
• Accesibilidad limitada: los equipos suelen instalarse en zonas de difícil acceso, lo que dificulta el mantenimiento rutinario.
• Condiciones ambientales extremas: las vibraciones, el polvo, la humedad y las temperaturas altas o bajas pueden afectar a los instrumentos sensibles.

Estos retos hacen que sea esencial seleccionar equipos que sean resistentes y cumplan con la normativa.

¿Por qué la espectroscopia Raman es ideal para la supervisión de procesos en lugares peligrosos?

La espectroscopia Raman proporciona un análisis en tiempo real y no destructivo de la composición química sin necesidad de transportar ni preparar muestras, lo que la hace especialmente adecuada para la supervisión de procesos en aplicaciones peligrosas. Puede:

• Analizar gases, líquidos y sólidos directamente en línea
• Funcionar a través de mirillas o celdas de flujo
• Proporcionar información inmediata para el control de procesos o la toma de decisiones de seguridad

La nueva generación de analizadores Raman es robusta, compacta y no requiere calibración, así como un mantenimiento preventivo mínimo. Además, la óptica de muestreo está diseñada específicamente para soportar entornos corrosivos, temperaturas elevadas y condiciones de alta presión. Con equipos certificados y una instalación adecuada, los analizadores Raman pueden ayudar a optimizar los procesos, mejorar la seguridad y reducir el tiempo de inactividad en algunos de los entornos industriales más exigentes.

Consideraciones clave para el uso de analizadores Raman en entornos peligrosos

Al elegir un analizador Raman para su uso en un lugar peligroso, tenga en cuenta los siguientes requisitos y características esenciales:

• Certificación para ATEX/IECEX Zona 0 o 20, Clase I, 2 o 3 con Div 1. Estas certificaciones significan que el analizador está diseñado para un funcionamiento seguro
• Seguridad y protección inherentes para la radiación óptica
• Estabilidad térmica y baja temperatura superficial para cumplir con las normas de clasificación T
• Control y diagnóstico remotos para reducir la necesidad de acceso físico
• Sin calibración y con un mantenimiento preventivo mínimo para zonas peligrosas de difícil acceso
• Sondas/ópticas robustas para soportar altas temperaturas, presiones y condiciones corrosivas

Instalación típica de analizadores Raman para la monitorización de procesos en lugares peligrosos

• El espectrómetro base se suele instalar en una zona no peligrosa (segura) siempre que sea posible. Esta base suele incluir el láser, el detector, el ordenador y la mayor parte de los componentes electrónicos.
• Si es necesario colocar el espectrómetro base en lugares peligrosos, se suele alojar en una carcasa a prueba de explosiones equipada con sistemas de purga.
• A continuación, se utiliza un cable de fibra óptica con sonda de muestreo, conectado al espectrómetro base a través de un circuito intrínsecamente seguro, para la monitorización de procesos peligrosos.
• El sistema está integrado en los protocolos de seguridad de las instalaciones, incluidas las medidas de cierre de emergencia y alivio de presión.

Puntos clave

• Los lugares peligrosos requieren equipos especializados y certificados para evitar riesgos de ignición.
• Comprender la clasificación de su entorno es fundamental para implementar de forma segura un analizador Raman para la supervisión de procesos.
• Son esenciales características como las certificaciones ATEX/IECEx/NEC o CEC, el muestreo remoto y un diseño resistente.
• Raman ofrece una forma rápida, segura y fiable de supervisar los procesos químicos sin necesidad de transportar muestras.

Recursos adicionales

• Nota de aplicación: Análisis de gas natural en lugares peligrosos mediante espectroscopia Raman y modelado quimiométrico. Las mediciones precisas de gas natural son fundamentales en cualquier entorno, y esta nota describe cómo la espectroscopia Raman, combinada con el modelado quimiométrico, proporciona una solución eficaz.