I modi di protezione

Per evitare l’esplosione causata dall’innesco elettrico di una atmosfera esplosiva sono, in pratica, possibili tre modalità:

• segregare le parti pericolose entro custodie in modo da circoscrivere l’esplosione entro la custodia stessa;
  
  
• evitare il contatto tra i punti caldi e l’atmosfera potenzialmente esplosiva mediante interposizione di corpi solidi, liquidi o gassosi (olio, sabbia, incapsulamento ermetico, gas inerte in sovrapressione, oppure limitando la “respirazione”, cioè lo scambio di aria tra l’esterno e l’interno di una custodia);
  
  
• prendere provvedimenti che limitino il generarsi di punti caldi pericolosi sia eliminando la possibilità di guasti che limitando l’energia a entità insufficiente a provocare l’accensione.
  
  

Per ognuna di queste modalità sono stati sviluppati e standardizzati dalla vigente normativa diversi modi di protezione descritti ai punti seguenti. Ordinariamente le costruzioni elettriche per atmosfere potenzialmente esplosive sono protette con uno specifico modo compatibile con le caratteristiche funzionali e con i costi (per esempio le costruzioni sotto sabbia sono realizzabili solo per certi componenti statici; il modo di protezione a sicurezza intrinseca non è applicabile a interruttori di potenza, e i provvedimenti che limitano la probabilità di formazione di punti caldi non sono applicabili alle apparecchiature scintillanti).

I modi classici di protezione

I modi di protezione classici del materiale antideflagrante citati nel dpr 547 del 1955 sono rimasti pressoché immutati e sono recepiti anche dalla attuale normativa. Senza scendere in dettagli che esulano dal tema di questo breve richiamo, essi sono sintetizzati in tabella 6.

Tabella 6 - Costruzioni Ex utilizzabili in funzione della classificazione delle zone

Luogo pericoloso

Zona

Presenza miscela esplosiva

Tipo costruz. ammessa

Modi di protezione ammessi

ia

d

e

ib

m

o

q

p

n

IP6X

IP5X

Presenza di gas, vapori o nebbie

0 1 2

Continua o per lunghi periodi Saltuaria Solo per guasti o brevissimi periodi

II 1G II 2G II 3G

x x x

- x x

- x x

- x x

- x x

- x x

- x x

- x x

- - x

- - -

- - -

Presenza di polveri

20 21 22

Continua o per lunghi periodi Saltuaria Solo per guasti o brevissimi periodi

II 1D II 2D II 3D

x x x

x x x

I nuovi modi di protezione ammessi dalla direttiva Atex

I modi classici sono molto validi ma il loro costo è ingiustificato nelle zone dove il rischio di esplosione è limitato. Questo concetto era recepito anche dalla vecchia normativa italiana abrogata che ammetteva impianti realizzati con materiale stagno nei luoghi e nelle zone meno pericolose (il noto impianto AD-FT idoneo sia per presenza di gas che di polvere).

La direttiva Atex, in vigore dal luglio 2003, e la nuova normativa armonizzata a livello europeo Cei EN 60079 (per i gas) e Cei EN 50281 (per le polveri) non ammettono più l’uso di materiale stagno in luoghi con rischio di esplosione in quanto non vi è nesso logico tra i gradi IP, che riguardano la tenuta ai corpi solidi e all’acqua, e la protezione contro l’esplosione. I nuovi modi sostitutivi sono per i gas l’Ex n e per le polveri il modo II 3D IP5X.

Modo di protezione Ex N

Il modo di protezione Ex n si basa essenzialmente su provvedimenti di prevenzione ed è suddiviso in due categorie principali:

• EEx nA: applicabile ad apparecchiature non scintillanti, cioè che nel funzionamento ordinario non producono archi, scintille o punti caldi (cassette di giunzione e derivazione, portafusibili, apparecchi di illuminazione, ecc.);
  
  
• EEx nR: applicabile ad apparecchiature scintillanti, cioè che nel funzionamento ordinario producono archi, scintille o punti caldi (interruttori di ogni tipo, contattori, relè, resistenze calde, bimetalli, motori a collettore).
  
  

La categoria nA basa il criterio di protezione su provvedimenti di sicurezza aumentata così sintetizzabili:

• gradi di protezione adeguati all’ambiente;
  
  
• eventuali guarnizioni di tipo impedibile;
  
  
• resistenza minima agli urti dell’involucro consigliata: > 5J (>IK08);
  
  
• rete di protezione delle parti fragili con magliatura non superiore a 50x50 mm;
  
  
• custodie in resina con adeguata resistenza agli effetti della temperatura e delle correnti superficiali;
  
  
• morsetti protetti contro la corrosione e di tipo antiallentamento;
  
  
• la massima temperatura di qualsiasi superficie a contatto con l’aria esterna non deve superare i limiti pertinenti alla classe di temperatura;
  
  
• sono previste distanze d’isolamento maggiorate e specifiche prove di tensione;
  
  
• sono previsti requisiti particolari per fusibili, portafusibili e prese a spina.

Per la categoria EEx nR, applicabile agli apparecchi scintillanti, oltre ai requisiti generali già visti per gli apparecchi non scintillanti, è prevista la protezione mediante custodie a respirazione limitata, cioè chiuse con adeguate guarnizioni e pressacavi in modo che lo scambio tra aria esterna ed aria interna dovuto alle escursioni termiche sia trascurabile; una siffatta protezione (cioè affidata alle caratteristiche di tenuta della custodia) consente l’installazione all’interno di apparecchi di tipo ordinario. In alternativa, oppure ad integrazione della respirazione limitata si possono applicare anche i seguenti provvedimenti:

• interruzione in celle chiuse in grado di sopportare un’esplosione interna; la verifica si effettua con gas di prova (situazione simile a quella del modo Ex d anche se meno gravosa);
  
  
• componenti non innescanti ottenuti con provvedimenti di vario tipo;
  
  
• contatti ermeticamente sigillati in modo che non sia consentita la penetrazione della miscela esplosiva;
  
  
• contatti sigillati o incapsulati non ermeticamente: questo metodo è valido solo per celle con volumi interni liberi non superiori a 100 cm³;
  
  
• costruzioni con circuiti ad energia limitata, basate sul principio della sicurezza intrinseca;
  
  

questo sistema non è applicabile agli ordinari componenti di potenza alimentati alla tensione di rete. I modi di protezione possono essere applicati anche promiscuamente ad uno stesso assieme; per esempio un avviatore può comprendere un contattore racchiuso in un involucro “d”, una terna di fusibili protetta nel modo “e” ed un microrelè incapsulato nel modo “m”; un simile assieme può essere designato con le sigle dei singoli modi (per esempio EEx d-e).

Modo di protezione a tenuta II 3D IP5X

Questo metodo, applicabile ai luoghi con presenza di polvere non conduttrice, consiste nell\'impiego di componenti racchiusi in involucri con tenuta alla polvere tale da impedirne la penetrazione; oltre al grado di protezione contro la polvere questi apparecchi devono possedere requisiti particolari di sicurezza aumentata e devono riportare sulla custodia la classe di temperatura. Il modo di protezione è applicabile anche ai luoghi con presenza di polvere conduttrice se il grado di protezione è IPX6 (designazione II 2D IP6X).

[Figura 3: Le tre modalità fondamentali di protezione contro i pericoli di esplosione:
a) Segregazione in custudie a tenuta di esplosione
b) Separazione dell\'atmosfera esterna da quella interna
c) Provvedimenti di sciurezza aumentata]