Pantallas LCD industriales para áreas peligrosas: un análisis profundo de las certificaciones ATEX e IECEx

Introducción: Por qué las pantallas estándar son un riesgo en áreas peligrosas

En entornos como refinerías de petróleo y gas, plantas de procesamiento químico y molinos de granos, la atmósfera puede estar cargada de gases, vapores o polvo combustible inflamables. En estas áreas peligrosas, una sola chispa de un equipo electrónico estándar puede provocar una explosión catastrófica. Un monitor LCD de calidad comercial, con sus fuentes de alimentación internas, retroiluminación de alto voltaje y electrónica de conmutación, es una potente fuente de ignición. Implementar este tipo de equipos sin protección especializada no solo constituye una infracción de las normas de seguridad, sino también una amenaza directa para el personal y la infraestructura. Por ello, la selección de interfaces hombre-máquina (HMI) y pantallas industriales diseñadas y certificadas específicamente para áreas peligrosas es un requisito indispensable para ingenieros e integradores de sistemas.

Comprender el panorama de la certificación es el primer paso para garantizar la seguridad y el cumplimiento normativo. Las dos normas globales dominantes son ATEX (del francés "ATmosphères EXplosibles"), de obligado cumplimiento en la Unión Europea, e IECEx (Sistema de la Comisión Electrotécnica Internacional para la Certificación de Normas Relativa a Equipos para Uso en Atmósferas Explosivas), de reconocimiento internacional. Si bien son técnicamente similares, presentan diferencias cruciales en su aplicación legal y geográfica. Esta guía desmitificará estas normas, proporcionando la claridad técnica necesaria para seleccionar el LCD certificado adecuado para su entorno peligroso específico.

Entendiendo el lenguaje de la protección contra explosiones

Antes de comparar ATEX e IECEx, es fundamental comprender los conceptos fundamentales utilizados para clasificar los entornos peligrosos y los métodos de protección diseñados para mitigar los riesgos. Este lenguaje común constituye la base de ambos sistemas de certificación.

Clasificación de zonas

Las áreas peligrosas se clasifican en zonas según la frecuencia y duración de la presencia de una atmósfera explosiva.

• Para gases, vapores y nieblas (equipos del grupo II):
  • Zona 0: Un área donde una atmósfera de gas explosivo está presente de forma continua o durante períodos prolongados.
  • Zona 1: Un área donde es probable que ocasionalmente se produzca una atmósfera de gas explosiva durante el funcionamiento normal.
  • Zona 2: Un área en la que no es probable que se forme una atmósfera de gas explosiva durante el funcionamiento normal, pero si se forma, persistirá sólo durante un breve período.
• Para polvos combustibles (equipos del grupo III):
  • Zona 20: Un área donde una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo combustible en el aire está presente de forma continua o durante largos períodos.
  • Zona 21: Un área donde es probable que ocasionalmente se produzca una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo combustible en el aire durante el funcionamiento normal.
  • Zona 22: Un área en la que no es probable que se produzca una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo combustible en el aire durante el funcionamiento normal, pero si se produce, persistirá sólo durante un breve período.

Clases de temperatura (clasificación T)

La clasificación T indica la temperatura superficial máxima que puede alcanzar un equipo. Esta debe ser inferior a la temperatura de autoignición de las sustancias peligrosas presentes. Por ejemplo, una pantalla con clasificación T6 (temperatura superficial máxima de 85 °C) es segura para su uso en una atmósfera con hidrógeno (temperatura de autoignición de 560 °C), pero una pantalla con clasificación T1 (máximo 450 °C) también sería aceptable. La clave es que la clasificación T del equipo sea adecuada para el gas o polvo específico del entorno.

Métodos de protección comunes para pantallas LCD

Se utilizan varios métodos de ingeniería para evitar que una pantalla LCD se convierta en una fuente de ignición. Los más comunes para la tecnología de visualización incluyen:

• Ex d (gabinete antideflagrante): Los componentes de la pantalla que podrían provocar una explosión se encuentran dentro de una carcasa extremadamente robusta. Esta carcasa está diseñada para soportar la presión de una explosión interna e impedir que la llama se propague al exterior.
• Ex i (Seguridad intrínseca): Este método limita la energía eléctrica y térmica dentro del dispositivo y su cableado a un nivel inferior al necesario para encender una mezcla atmosférica peligrosa específica. Se suele utilizar para sensores e instrumentos de baja potencia conectados al sistema de visualización.
• Ex e (Seguridad aumentada): Esto implica la aplicación de medidas adicionales a los equipos industriales estándar para aumentar su nivel de seguridad contra la posibilidad de temperaturas excesivas y la aparición de arcos eléctricos y chispas. Se utiliza a menudo en terminales y cajas de conexión.
• Ex p (recinto presurizado): El recinto se llena con aire limpio o un gas inerte a una presión superior a la de la atmósfera circundante, lo que impide que entre la sustancia peligrosa.

ATEX vs. IECEx: Un análisis comparativo para ingenieros

Si bien ATEX e IECEx comparten las mismas normas técnicas (serie IEC/EN 60079), sus marcos administrativos y legales difieren significativamente. Para un ingeniero o gerente de compras, comprender estas diferencias es crucial para el cumplimiento normativo global y el acceso al mercado.

Aspecto	ATEX (Directiva 2014/34/UE)	IECEx (Sistema IEC)
Ámbito geográfico	Legalmente obligatorio para todos los equipos vendidos para su uso en áreas peligrosas dentro de la Unión Europea.	Un sistema de certificación internacional aceptado en numerosos países (p. ej., Australia, Nueva Zelanda y Singapur) para demostrar el cumplimiento de las normas IEC. No es una ley en sí misma, sino un marco de reconocimiento mutuo.
Estatus legal	Un requisito legislativo (una directiva de marcado CE). Su incumplimiento tiene consecuencias legales en la UE.	Un sistema voluntario basado en estándares. El cumplimiento se vuelve obligatorio cuando lo exige la legislación nacional o un cliente. Su objetivo es ser una certificación global única.
Organismo de certificación	Cualquier organismo notificado de la UE puede emitir un certificado ATEX. La calidad de la evaluación puede variar según el organismo.	La certificación sólo puede ser emitida por un “Organismo de Certificación Ex” (ExCB) aprobado que haya sido sometido a una rigurosa evaluación por pares, lo que garantiza un estándar global consistente.
Documentación	Requiere una Declaración de Conformidad UE. Este certificado suele denominarse «Certificado de Examen de Tipo UE».	Emite un Certificado de Conformidad (CdC). Todos los informes y certificados están disponibles públicamente en el sitio web de IECEx, lo que garantiza una transparencia total.
Ejemplo de marcado	CE <Notified Body ID> Ex II 2 G Ex db IIC T4 Gb	Ex db IIC T4 Gb (Nota: También se aplica la marca IECEx)
Filosofía clave	Una directiva de “establecimiento de objetivos” centrada en demostrar que se han cumplido los Requisitos Esenciales de Salud y Seguridad (EHSRs).	Un sistema “prescriptivo” centrado en demostrar una estricta conformidad con normas internacionales IEC específicas.

En la práctica, muchos fabricantes certifican sus pantallas LCD para zonas peligrosas según las normas ATEX e IECEx. Esta "doble certificación" proporciona el mayor acceso posible al mercado. Para un proyecto dentro de la UE, ATEX es imprescindible. Para un proyecto en Australia o para una empresa global que estandariza sus equipos, IECEx proporciona el referente internacional. Para obtener información completa sobre cómo adaptarse a las normas globales, consulte nuestra guía sobre... CE, UL y FCC para pantallas industriales ofrece más información sobre las complejidades de la certificación.

Cómo seleccionar la pantalla LCD certificada adecuada: una guía práctica

Elegir la pantalla correcta implica más que simplemente encontrar un logotipo ATEX o IECEx. Se requiere un enfoque sistemático para garantizar tanto la seguridad como el rendimiento operativo.

Paso 1: Evalúe su entorno (clasificación de zonas)

El primer paso fundamental es obtener un informe formal de clasificación de área para sus instalaciones. Este documento, elaborado por expertos en seguridad, definirá las zonas, los tipos de sustancias inflamables presentes (grupo gas/polvo) y sus temperaturas de autoignición. La certificación de su pantalla LCD debe ser adecuada para la zona más peligrosa en la que se instalará. Una pantalla certificada para la Zona 1 puede usarse en las Zonas 1 y 2, pero una pantalla certificada para la Zona 2 no puede usarse en la Zona 1.

Paso 2: Adapte el método de protección a la aplicación

Tenga en cuenta los requisitos físicos y de mantenimiento de la aplicación.

• Pantallas a prueba de fuego (Ex d): Son extremadamente resistentes y comunes para aplicaciones de la Zona 1. Sin embargo, son pesados ​​y el mantenimiento es complejo: la integridad de la trayectoria de la llama debe mantenerse cada vez que se abre el gabinete.
• Pantallas presurizadas (Ex p): Estos pueden permitir el uso de monitores industriales más estándar dentro del gabinete, pero requieren una fuente confiable de aire limpio o gas inerte, lo que agrega complejidad al sistema.
• Componentes intrínsecamente seguros (Ex i): Si bien una pantalla completa rara vez es intrínsecamente segura debido a los requisitos de energía, los teclados, los dispositivos señaladores y ciertas interfaces de sensores de bajo consumo conectados a la HMI pueden serlo.

Paso 3: Verificar las marcas de certificación (descodificación de la etiqueta)

No tome al pie de la letra la afirmación de un proveedor. Examine la etiqueta y la documentación de certificación del producto. Una marca típica como Ex db IIC T4 Gb te dice:

• por ejemplo: El equipo está protegido contra explosiones.
• base de datos: El concepto de protección es envolvente antideflagrante.
• CII: Es adecuado para el grupo de gases más volátiles (incluidos el acetileno y el hidrógeno), por lo que también es seguro para los grupos IIA y IIB.
• T4: La temperatura máxima de la superficie no superará los 135°C.
• GB: El nivel de protección del equipo (EPL) es adecuado para la zona 1.

Paso 4: Considere las especificaciones ambientales y de rendimiento

Además de la protección contra explosiones, la pantalla debe funcionar eficazmente en el entorno previsto. Las consideraciones clave incluyen:

• Clasificación del IP: La protección contra el ingreso de polvo y agua (por ejemplo, IP66) es fundamental en entornos industriales hostiles.
• Rango de temperatura: Asegúrese de que la pantalla pueda soportar las temperaturas ambientales extremas de sus instalaciones.
• Legibilidad a la luz del sol: Para instalaciones en exteriores, es esencial una pantalla de alto brillo (por ejemplo, >1000 nits) con revestimiento antirreflejo.
• Tecnología de pantalla táctil: ¿Los operadores usarán guantes gruesos? Podría ser necesaria una pantalla táctil resistiva o capacitiva proyectiva especializada (PCAP), diseñada para uso con guantes.
• Resistencia a vibraciones y golpes: La pantalla debe ser mecánicamente robusta para soportar el entorno industrial. Explorando opciones con alta resistencia a vibraciones y golpes es una parte clave del proceso de selección.

Errores comunes y solución de problemas en instalaciones en áreas peligrosas

Lograr la seguridad es un proceso continuo, no una adquisición única. A continuación, se presentan errores comunes que pueden comprometer una instalación certificada:

• Invalidación de la certificación con modificaciones: Perforar orificios adicionales en una caja Ex d o reemplazar un componente con una pieza no certificada anula instantáneamente la certificación. Todas las reparaciones y modificaciones deben ser realizadas por personal cualificado, siguiendo las instrucciones del fabricante.
• Cables y prensaestopas incorrectos: El método de introducción de cables en la caja forma parte de la certificación. El uso de un prensaestopas incorrecto o una instalación incorrecta puede perjudicar la integridad de un sistema ignífugo o de mayor seguridad.
• Malinterpretando el concepto de “sistema”: Para algunos métodos de protección, como la seguridad intrínseca, todo el circuito (por ejemplo, el sensor, la barrera y la interfaz HMI) debe estar certificado como un sistema compatible, no solo los componentes individuales.
• Descuidar el mantenimiento: Los sellos y juntas pueden degradarse con el tiempo. La integridad de las juntas ignífugas puede verse comprometida por la corrosión. Las inspecciones periódicas, según lo exigen normas como la IEC 60079-17, son cruciales para la seguridad a largo plazo. Para comprender mejor las tecnologías fundamentales que sustentan las pantallas modernas, consulte Tecnología TFT-LCD Puede ser informativo.

Puntos clave para su próximo proyecto

Seleccionar una pantalla LCD industrial para una zona peligrosa es una tarea crucial donde los errores no son una opción. Tenga en cuenta estos principios básicos al tomar decisiones:

• La certificación no es negociable: ATEX es la ley en la UE; IECEx es el estándar de oro internacional. La doble certificación ofrece la máxima flexibilidad.
• Conozca su zona: El informe de clasificación del área de su sitio es el documento fundamental para toda la selección de equipos.
• Descifrar la etiqueta: Comprenda las marcas de tipo de protección, grupo de gas/polvo, clase de temperatura y EPL para garantizar una coincidencia correcta.
• Piense más allá de la calificación “Ex”: La pantalla también debe cumplir con los requisitos operativos de su aplicación, desde la clasificación IP y el rango de temperatura hasta la legibilidad de la pantalla y el rendimiento de la pantalla táctil de fabricantes líderes como AUO.
• La instalación y el mantenimiento son primordiales: Una instalación adecuada por parte de personal capacitado y un riguroso programa de inspección son tan importantes como la selección inicial del producto para garantizar la seguridad a largo plazo.

Al seguir un enfoque estructurado y orientado a los detalles, los ingenieros pueden especificar e implementar con confianza pantallas industriales que mejoran la productividad y la visibilidad de los datos sin comprometer la seguridad de sus entornos más críticos.