Modo di protezione EX-p (EN 50016 - CEI 31-2)
Il sistema di protezione adottato dal modo di protezione Ex-p è molto semplice come idea, un pò meno come realizzazione. L\'idea è quella di creare una sovrapressione all\'interno della custodia da proteggere, in modo che l\'atmosfera esterna potenzialmente esplosiva non possa entrare a causa della forza di pressione creata all\'interno. Questa sovrapressione la si ottiene introducendo nelle custodie aria o gas inerte.
Esistono tre tecniche differenti per creare e mantenere nelle custodie una pressione superiore a quella atmosferica. Vediamole:
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Sovrapressione con circolazione continua del gas di protezione. In questo caso il gas utilizzato è in genere l\'aria che viene prelevata dall\'esterno, mandata a pressione di almeno 50 Pa (0,5 mbar) all\'interno della custodia e poi scaricata all\'esterno. Questa tecnica viene utilizzata spesso nei motori in quanto si sfrutta l\'aria di sovrapressione anche per il raffreddamento.
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Sovrapressione con compensazione delle perdite. Qui il gas inerte non viene fatto circolare, ma viene immessa una quantità di gas sufficiente solo a compensare le perdite fisiologiche della custodia che si presume non perfettamente a tenuta.
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Sovrapressione statica. Significa che viene introdotto il gas a pressione e poi non si fa più nulla presumendo che la pressione rimanga inalterata nel tempo. Si presume, ovviamente l\'uso di custodie a tenuta, senza le quali questo metodo non funziona.
In quali applicazioni viene adottato questo modo di protezione?
Essenzialmente per apparecchiature di elevate dimensioni: grandi motori, intere
cabine elettriche, grossi quadri elettrici, trasformatori, etc.
Forse ci
avete già pensato, il tipo di protezione deve essere sottoposto a continui
controlli per essere certi della presenza della sovrapressione: questo rende
complesso e costoso il modo Ex-p, che infatti non ha una grande
diffusione.
Frequentemente accade che l\'Ex-p non venga utilizzato da solo per
proteggere l\'intera apparecchiatura, ma in combinazione con altri modi; pensate
a cosa potrebbe accadere se il sistema di controllo della pressione avesse un
guasto: il sistema di sicurezza e di segnalazione si troverebbe ad operare in un
ambiente non protetto. Ecco allora che i circuiti di sicurezza che diventano
operativi in caso di guasto, vengono normalmente protetti con custodie a prova
di esplosione Ex-d.
Modo di protezione Ex-m (EN 50028 - CEI 31-13)
La modalità è abbastanza semplice, ma come si può intuire è applicabile solo a piccoli componenti (pensate ad un quadro o ad un motore inglobati in un blocco di resina !). Infatti le principali applicazioni presenti e soprattutto future (l\'Ex-m è un metodo di giovane età) si rivolgono a circuiti stampati, singoli componenti come condensatori, transistor, relè statici, sensori, pile, fusibili, accumulatori, circuiti di alimentazione per lampade e comunque tutti i componenti statici in generale.
La protezione per incapsulamento , come previsto dalla norma EN 60079-14 - CEI 31-33, è adatta per la zona 1 (e 21 se parliamo di polveri). Tuttavia, esiste una tecnica di incapsulamento speciale, chiamata Ex-ma, basata su un principio di doppia protezione, tale per cui in caso di guasto la sicurezza viene garantita dalla protezione aggiuntiva, che è adatta anche per la zona 0. Le prescrizioni da adottare per raggiungere questo grado aggiuntivo di protezione ed ottenere un incapsulamento speciale sono indicate nella norma EN 50284 - CEI 31-43.
Il componente incapsulato, ha bisogno di collegamenti con il resto dell\'impianto e quindi si pone il problema di come inserire questo cavo senza alterare la protezione del composto di resina. In genere si lascia un tratto di conduttore nudo nel composto, della lunghezza di almeno 5 mm.
Modo di protezione Ex-o (EN 50015 - CEI
31-5)
Modo di protezione secondo il quale le costruzioni
elettriche o parti di esse sono immerse in un liquido di protezione (in genere
olio) in maniera tale che un\'atmosfera esplosiva che si trovi al di
sopra del liquido o all\'esterno della custodia (vedi fig. 13.1)non possa essere
innescata. E\' questa la definizione della norma e spiega abbastanza bene di cosa
si tratta. Un\'altra cosa che si capisce abbastanza bene sono i problemi di
manutenzione e controllo che si incontrano, per mantenere il livello dell\'olio,
per mantenere la pressione a livelli adeguati sia in custodie ermetiche che non
ermetiche, per svuotare e riempire la custodia in caso di lavori
sull\'apparecchiatura.
Da quanto detto, si può concludere che anche questo
modo non gode di grande popolarità. Quando sentiamo parlare di olio, pensiamo
subito ai trasformatori, ed è infatti essenzialmente su queste macchine che si
concentra il modo di protezione Ex-m.
Modo di protezione Ex-q (EN 50017 -
CEI 31-6)
Il modo di protezione Ex-q, chiamato a riempimento pulverulento, è
simile all\'Ex-o, solo che le parti suscettibili di innescare
un\'atmosfera esplosiva sono immerse in un materiale di riempimento (particelle
di quarzo o di vetro), invece che nell\'olio. Una delle differenze è
quindi che, mentre è pensabile far funzionare una macchine in movimento immersa
in olio, altrettanto non lo è se è immersa in sabbia.
Qui non viene impedito
l\'ingresso del gas all\'interno della custodia, ma viene impedita comunque
l\'esplosione per il fatto che la fiamma viene estinta nel suo propagarsi
attraverso il percorso nel materiale di riempimento.
Le principali
applicazioni vengono ristrette alle apparecchiature funzionanti in bassa
tensione (1000 V è la massima tensione di alimentazione ammessa). E\'
tipico il suo uso per i condensatori di rifasamento delle lampade fluorescenti
protette con l\'Ex-e.
Modo di protezione Ex-s
Come avrete notato, nel titolo di fianco al simbolo della
protezione Ex-s, non è stata indicata alcuna norma di
riferimento, al contrario dei metodi precedenti. Infatti, ciò che
caratterizza questo modo di protezione è che non è coperto da nessuna norma.
Viene chiamato modo di protezione speciale.
Succede che vengono adottate, da
parte delle aziende costruttrici, delle soluzioni di protezione che non sono
previste da nessuna norma, ma che vengono ritenute equivalenti ai fini della
sicurezza. L\'azienda allora sottopone l\'apparecchiatura all\'esame di un
organismo nazionale riconosciuto. Se le prove di laboratorio confermano
l\'equivalenza nella protezione, viene rilasciato un certificato che attesta
l\'apparecchiatura realizzata con modo di protezione Ex-s. Questo certificato ha
validità solo nazionale, e quindi se si vuole utilizzare l\'apparecchiatura anche
in altro paese, occorre rifare la certificazione anche in quel paese.
In
definitiva le soluzioni definite Ex-s sono sperimentazioni che, a volte, poi col
tempo, diventano di uso comune e vengono regolarizzate in una norma.
Modi di protezione composti
Molto spesso accade che una apparecchiatura elettrica, per la sua protezione,
non si appoggi su un singolo modo di protezione, ma su due o più modi: tipico è
l\'esempio del motore protetto con custodia a prova di esplosione Ex-d, con
morsettiera protetta con il modo a sicurezza aumentata Ex-e.
La necessità
nasce dal fatto che l\'Ex-e si applica solo alle apparecchiature che non possono
essere causa di innesco; se la costruzione nel suo complesso comprende anche
parti scintillanti o ad elevata temperatura, ecco allora l\'esigenza di
proteggere queste parti in modo differente.
Si parla in questi casi di modo
di sicurezza composto, e composto è anche il codice che contraddistingue il modo
di protezione: dopo le lettere Ex si mettono i codici dei modi di protezione in
ordine di importanza.
Nell\'esempio di fig. 16.1 abbiamo una torcia portatile protetta in esecuzione a sicurezza aumentata e sicurezza intrinseca in categoria ib, adatta ad essere utilizzata in atmosfere con gas del gruppo IIC (idrogeno), con classe di temperatura T4 (135 °C).
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