
Product Description
Módulo CHARM de Salida Digital Intrínsecamente Seguro Emerson SS4301T02
El Emerson SS4301T02 representa un avance en la tecnología de control para áreas peligrosas, ofreciendo capacidad de salida digital intrínsecamente segura de 24 VDC para sistemas I/O CHARM (Módulo de Caracterización) de la serie DeltaV S. Diseñado para atmósferas explosivas Zona 0/División 1, este módulo de conmutación de lado bajo permite el control directo de dispositivos de campo en los entornos industriales más peligrosos sin requerir barreras de seguridad externas, reduciendo costos de instalación, simplificando el cableado y mejorando la confiabilidad del sistema.
Comprendiendo la Seguridad Intrínseca en el Control de Procesos
La seguridad intrínseca (IS) es el estándar de oro para equipos eléctricos en atmósferas explosivas. A diferencia de los recintos a prueba de explosiones que contienen explosiones, los dispositivos intrínsecamente seguros previenen la ignición limitando la energía eléctrica a niveles incapaces de causar combustión, incluso bajo condiciones de falla. El SS4301T02 logra esto mediante limitación precisa de corriente, sujeción de voltaje y restricciones de almacenamiento de energía certificadas según IEC 60079-11 y normas ATEX/IECEx.
Por qué la Seguridad Intrínseca es Importante: En la producción de petróleo y gas, procesamiento químico, fabricación farmacéutica y manejo de granos, los gases inflamables, vapores y polvos combustibles crean atmósferas explosivas. Los sistemas de control tradicionales requieren barreras de seguridad costosas o recintos purgados para evitar la ignición. El diseño intrínsecamente seguro del SS4301T02 elimina estas barreras, permitiendo la conexión directa de dispositivos de campo mientras mantiene el nivel más alto de integridad de seguridad (capaz de SIL 3).
Especificaciones Técnicas
| Tipo de salida | Seguridad Intrínseca 24 VDC de lado bajo (Sinking) |
| Canales de Salida | 8 salidas digitales independientes IS |
| Corriente de Salida | 100 mA máximo por canal |
| Voltaje de salida | 24 VDC nominal (rango 18-30 VDC) |
| Tipo de conmutación | Conmutación en el lado bajo (conmuta ruta a tierra) |
| Clasificación para Áreas Peligrosas | ATEX/IECEx Zona 0, NEC Clase I Div 1 Grupos A-D |
| Parámetros de Entidad | Uo=28V, Io=132mA, Po=0.92W, Co=0.1µF, Lo=0.1mH |
| Código de Temperatura | T4 (temperatura máxima de superficie 135°C) |
| Tiempo de Respuesta | Transición típica encendido/apagado de 10 ms |
| Aislamiento | Aislamiento galvánico canal-a-bus de 1500 VAC |
| LEDs de diagnóstico | Indicadores de estado por canal (8 LEDs) |
| Interfaz CHARM | Compatible con portador CHARM serie S de DeltaV |
| Temperatura de operación | -40°C a +70°C ambiente |
| Certificaciones | Capaz para ATEX, IECEx, FM, CSA, SIL 3 según IEC 61508 |
Aplicaciones en Áreas Peligrosas
Producción Offshore de Petróleo y Gas: Controle válvulas solenoides intrínsecamente seguras en áreas de cabezales de pozo Zona 0, colectores submarinos y separadores de proceso donde las atmósferas explosivas de hidrocarburos están presentes continuamente. La capacidad de salida de 100mA del SS4301T02 acciona actuadores de válvulas neumáticas, aislamiento de sistemas de muestreo y dispositivos de parada de emergencia sin barreras externas.
Control de Reactores Químicos: Interfaz con motores agitadores clasificados IS, contactores de elementos calefactores y válvulas de adición de material dentro de recipientes de reactores Zona 0 que contienen solventes inflamables e intermedios. La salida IS directa elimina la necesidad de paneles de barrera, reduciendo el espacio en gabinete en un 60% y simplificando el mantenimiento.
Recuperación de Solventes Farmacéuticos: Operar válvulas solenoides IS que controlan sistemas de recuperación de vapor de solventes, reflujo de columnas de destilación y aislamiento de bombas de vacío en áreas clasificadas Zona 0. Cumplimiento con FDA 21 CFR Parte 11 mediante la ejecución de lotes DeltaV e integración de auditoría.
Control de Polvo en Elevadores de Grano: Controle boquillas de supresión de polvo clasificadas IS, alarmas de nivel de tolva y enclavamientos de transportadores en ambientes con polvo combustible Zona 20. El código de temperatura T4 del módulo asegura que las temperaturas superficiales permanezcan por debajo de los umbrales de ignición del polvo de grano.
Arquitectura de Conmutación en el Lado Bajo
El SS4301T02 emplea una topología de conmutación en el lado bajo (sinking), donde cada canal de salida conmuta la ruta de retorno a tierra hacia los dispositivos de campo. Esta arquitectura ofrece ventajas críticas en aplicaciones intrínsecamente seguras:
Bus Positivo Común: Todos los dispositivos de campo comparten una fuente común de 24 VDC positiva proveniente de una fuente de alimentación intrínsecamente segura, simplificando el cableado y reduciendo el número de cables en un 50% en comparación con diseños de conmutación en el lado alto.
Detección de Fallos: Los diagnósticos de circuito abierto y cortocircuito monitorean la corriente de carga y detectan fallos de cableado, bobinas de solenoide rotas y fallos a tierra antes de que comprometan la seguridad o la integridad del proceso.
Limitación de Energía: Los circuitos de limitación de corriente de precisión restringen la corriente de salida a un máximo de 100 mA, asegurando que la energía total del circuito permanezca por debajo de la energía mínima de ignición (MIE) para gases del Grupo IIC (20 µJ) incluso bajo condiciones de fallos múltiples.
Integración del Sistema de E/S CHARM
El SS4301T02 se integra con los portadores CHARM de la serie DeltaV S (KL4210X1, KL4220X1), proporcionando reemplazo de módulo en caliente sin apagar el sistema. La arquitectura CHARM permite una configuración flexible de E/S con módulos analógicos, digitales y especiales mixtos en un solo portador, optimizando la densidad del gabinete y reduciendo costos de instalación.
La configuración vía DeltaV Explorer utiliza bloques funcionales IS preconstruidos con verificación automática de parámetros de entidad. El sistema valida los parámetros del dispositivo de campo (Co, Lo) contra las capacidades del módulo, previniendo configuraciones inseguras que podrían exceder los límites de seguridad intrínseca.
Certificación y Cumplimiento
Certificado en fábrica según normas internacionales de seguridad intrínseca incluyendo Directiva ATEX 2014/34/EU, Esquema IECEx, FM 3610 y CSA C22.2 No. 157. Cada módulo se envía con documentación de parámetros de entidad, planos de instalación y guías de cableado para áreas peligrosas para una rápida aprobación de certificación.
Capacidad SIL 3 según IEC 61508/61511 que permite su despliegue en sistemas instrumentados de seguridad (SIS) para parada de emergencia (ESD), detección de incendio y gas, y sistemas de protección de presión de alta integridad (HIPPS). La clasificación de capacidad sistemática (SC) de 3 soporta aplicaciones SIL 3 en arquitecturas 1oo1.
Mejores prácticas de instalación
Requisitos de Cableado: Use cable IS con funda azul (IEC 60079-14) con conductores mínimos de 0.5mm². Mantenga una separación de 50mm de cableado no IS o instale barreras físicas. Termine los cables IS en bloques terminales dedicados marcados con etiquetas azules.
Puesta a Tierra: Conecte el chasis portador CHARM a un bus de tierra IS dedicado usando un cable mínimo de 4mm². Mantenga una resistencia <1Ω hacia la tierra principal de la instalación para una inmunidad óptima al ruido y cumplimiento de seguridad.
Verificación de Parámetros de Entidad: Calcule la capacitancia total del dispositivo de campo (Co) y la inductancia (Lo) incluyendo los parámetros del cable. Asegúrese de que Co < 0.1µF y Lo < 0.1mH para mantener la certificación de seguridad intrínseca. Use una capacitancia de cable de 200 pF/m y una inductancia de 1 µH/m para los cálculos.
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Garantía de Calidad y Soporte
Probado en fábrica según las normas de seguridad intrínseca IEC 60079-11 con verificación completa de parámetros de entidad y pruebas de estrés ambiental. Se envía con certificados ATEX/IECEx, documentación de parámetros de entidad y guías de instalación para áreas peligrosas. Respaldado por una garantía de 18 meses que cubre defectos de fabricación y cumplimiento de certificación.
El soporte técnico global proporciona asistencia en la clasificación de áreas peligrosas, cálculos de parámetros de entidad y documentación de certificación para la aprobación regulatoria. Los módulos de reemplazo se envían pre-certificados con parámetros de entidad coincidentes para minimizar el tiempo de inactividad durante reparaciones de emergencia.
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