La sécurité intrinsèque selon la norme EN IEC 60079-11 en quelques mots….
L’utilisation de capteurs, détecteurs de faible puissance (1 à 2 W)…, d’équipements incluant des cartes électroniques de gestion de signaux mais également d’ équipements autonomes (avec piles ou batteries !) en zone atmosphère explosible peut être source d’explosion !
En effet, les sources d’explosion peuvent être identifiées et évaluées comme suit :
- Risques d’étincelles (en cas de défaillance des circuits d’alimentation ou des piles/batteries, des courants de court-circuit Icc très importants peuvent circuler au travers des cartes électroniques),
- Risques thermiques (malgré l’utilisation de fusibles calibrés, de résistances de limitation de courant, la température de surface de certains composants critiques ou non peut atteindre la température d’auto-inflammation de l’atmosphère considérée),
- Risques dus à l’énergie capacitive stockée par la carte électronique y compris les éléments piézoélectriques de certains capteurs,
- Risques dus à l’énergie inductive stockée par la carte électronique,
- Risques dus aux énergies combinées capacitive et inductive, présentes sur les cartes électroniques (l’énergie emmagasinée dans un condensateur peut renforcer la source de puissance alimentant une inductance).
Le mode de protection par sécurité intrinsèque, “l’esprit de la norme” IEC EN 60079-11 :
Les règles de construction d’un équipement protégé par sécurité intrinsèque, portent sur l’identification et l’évaluation des risques d’explosion en fonctionnement normal (“Ex ic”, zone 2 ou 22), en cas de dysfonctionnement prévisible (“Ex ib”, zone 1 ou 21) et en cas de dysfonctionnement rare (“Ex ia”, zone 0 ou 20).
Une fois les risques d’étincelles, thermiques, capacitifs et inductifs identifiés et évalués en fonction des niveaux d’énergie d’auto-inflammation (IIC : 40 µJ, IIB : 120 µJ et IIA : 200 µJ) :
- la première démarche est d’isoler en blocs d’énergie, les différentes parties de la carte électronique,
- puis d’utiliser des composants dits “infaillibles” permettant de limiter localement ou en totalité, les niveaux d’énergie excessifs. Les composants dits “infaillibles” peuvent être des résistances de limitation de courant, des fusibles, des diodes Zéner, des diodes Schottky, des montages à transistors, des montages à thyristors…
- puis, d’évaluer chaque composant dit “infaillible” afin de qualifier son sur-dimensionnement exigé par la norme (taux de travail en respectant le derating du composant, distances d’isolement (dans l’air, lignes de fuite, sous revêtement, sous résine…)),
- Enfin, d’évaluer les nouvelles températures maximales de surface de tous les composants montés sur les cartes électroniques, protégées par ces composants dits “infaillibles”.
La mise en place des composants dits “infaillibles” sur la carte électronique et l’évaluation du sur-dimensionnement de ces éléments sont généralement intégrés dans un rapport d’évaluation, de type “ExTR” (Assessment Test Report) permettant aux Organismes Notifiés de Certification de mieux appréhender la stratégie de sécurité intrinsèque choisie par le fabricant de l’équipement.
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