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NOVEMBRE 2024 FIELDBUS & NETWORKS 48 Fieldbus & Networks Atex e IECex Nel corso degli anni sono state introdotte una molteplicità di normative, racco- mandazioni e linee guida per la corretta installazione e gestione delle apparec- chiature (non solo di controllo e comunicazione) in aree a rischio. Le normative e le classificazioni cambiano a seconda della area geografica, ma i principi guida sono comprensibilmente similari. In particolare, nell’Unione Europea si seguono le normative Atex (ATmosphères EXplosibles): la 2014/34/EU ‘Apparecchiature e sistemi di protezione per uso in atmosfere potenzialmente esplosive’, nota anche come Atex 95, e la 1999/92/EC ‘Requisiti minimi per incrementare la sicurezza e la protezione dei lavoratori in aree a rischio di esplosione’, nota come Atex 137. Negli Stati Uniti, invece, si seguono le indicazioni Nfpa 70 del Codice Elettrico Nazionale (NEC), che tratta delle zone a rischio negli articoli 500 (Aree a rischio, classi I, II e II, divisioni 1 e 2) e 505 (Zone 0, 1 e 2). Nello standard IEC60079 della Commissione Elettrotecnica Internazionale sono inclusi i requi- siti generali delle apparecchiature per uso in atmosfere esplosive, le specifiche di sicurezza intrinseca (Ex i) e le norme per una corretta progettazione, selezione e realizzazione di reti elettri in questi ambienti. IECex è un sistema di certifi- cazione globale fornito da IEC che eroga certificati di aderenza agli standard internazionali di sicurezza per apparecchiature, personale operativo e servizi di gestione e manutenzione. In Europa la direttiva Atex stabilisce la classificazione degli ambienti a rischio esplosione in base alla probabilità e alla durata della presenza di un’atmosfera esplosiva. Per gli ambienti con gas: Zona 0 è un’area dove un’atmosfera esplo- siva è presente continuamente o per lunghi periodi, come all’interno di serbatoi di stoccaggio; Zona 1 è un’area dove un’atmosfera esplosiva è probabile durante il normale funzionamento, come intorno a flange e valvole; Zona 2 è un’area dove un’atmosfera esplosiva è improbabile durante il normale funzionamento e, se si verifica, persiste solo per un breve periodo. Per gli ambienti con polveri la classificazione in zone si ripete, anteponendo il prefisso ‘2’ alla classificazione di zona, per cui abbiamo: Zona 20 per presenza costante di polveri, per esempio all’interno di silos; Zona 21 per presenza probabile di polveri, come intorno ai macchinari per la movimentazione; la relativamente più sicura Zona 22 descrive, per esempio, le aree di stoccaggio. Le apparecchiature sono classificate in ca- tegorie: Cat.1 per le Zone 0 e 20, Cat.2 per le Zone 1 e 21, Cat.3 per le Zone 2 e 22. Queste classificazioni permettono di stabilire quali siano le apparecchiature appropriate per prevenire esplosioni e garantire la sicurezza zona per zona. La prevenzione è... l’unica soluzione I diversi metodi di prevenzione delle esplosioni in aree a rischio si foca- lizzano sulla rimozione di uno o più componenti del cosiddetto ‘triangolo del fuoco’: combustibile, comburente e fonte di ignizione. La protezione primaria consiste nel prevenire, o comunque limitare, la formazione di atmosfere esplosive, per esempio controllando la concentrazione di sostanze infiammabili tramite ventilazione. Quando il rischio di esplosione non può essere scongiurato in questa maniera, suben- trano i metodi di protezione secondaria, che si fo- calizzano sulla rimozione delle fonti di ignizione (archi, scintille, alte temperature) e, infine, quelli di protezione terziaria, che puntano a limitare gli effetti di un’eventuale esplosione confinandola all’interno di involucri ignifughi e robusti, se non addirittura di container corazzati. Nell’ambito della protezione secondaria, è di fondamentale importanza il con- cetto di sicurezza intrinseca (IS-Intrisic Safety): si tratta di un approccio alla progettazione di componenti e sistemi che limita la quantità di energia dispo- nibile per l’ignizione, garantendo che, anche in caso di guasto, non ci sia ener- gia sufficiente per provocare scintille o innalzamenti di temperatura in grado di innescare un’esplosione. I metodi per limitare tensioni e correnti includono barriere Zener, isolatori ottici e magnetici, e portano a entità certificate IS che rientrano sotto la dizione di reti ‘Ex i’, regolate dallo standard IEC60079-11. Esiste anche un approccio meno restrittivo, in cui i componenti sono progettati per non produrre archi, scintille o superfici calde durante il loro normale funzio- namento: si tratta dei componenti non-infiammabili (Ex n), che possono essere utilizzati in Zona 2. La sicurezza aumentata (Ex e), che fa capo alla sezione 7 dello standard IEC60079, contempla l’irrobustimento di tecnologie esistenti, ricorrendo a tecniche di isola- mento, all’incapsulamento dei dispositivi in contenitori rinforzati e all’incremento della protezione meccanica di cavi e connettori. La finalità è sempre quella di prevenire la formazione di punti caldi o scintille con energia oltre la soglia di innesco, e questo approccio è tipicamente adottato in apparecchiature ad alta potenza, come motori e illuminazione. Altri metodi includono: il contenimento delle esplosioni (Ex-d), ricorrendo a involucri resistenti per confinare l’eventuale esplosione in una zona circoscritta; la segregazione (Ex-p), che isola fisicamente le parti elettriche o le superfici calde dalle miscele esplosive, incapsulandole in resine solide o racchiudendole in contenitori pressurizzati; e l’esclusione, che impedisce la presenza di un’atmosfera esplosiva intorno alle apparecchiature elettriche, utilizzando gas inerti pressurizzati o l’immersione in olio minerale. Sicurezza intrinseca La sicurezza intrinseca (Ex i) gioca un ruolo di primo piano nella progettazione di bus di campo, sensori e attuatori per l’automazione e il controllo di processo in atmosfere potenzialmente esplosive. Un dispositivo o componente intrinsecamente sicuro deve essere progettato in maniera tale da non poter generare archi, scintille o dissipazioni termiche, tali da superare la soglia di innesco del combustibile, nemmeno in caso di gua- sti, danneggiamenti, errori di cablaggio od operazioni di manutenzione. Tutti i circuiti di un sistema Ex-i devono essere dotati di meccanismi di limitazione della corrente di cortocircuito e della massima sovratensione raggiungibile. La limitazione dell’energia nei componenti elettrici si traduce in una limitazione di tensioni e correnti, e delle componenti circuitali e parassite che possono accumulare energia (capacità e induttanza interne). Questo vale tanto per con- trollori e interfacce, quanto per i cavi che trasmettono i dati (se su rame), per la La limitazione dell’energia disponibile per l’innesco delle esplosioni può avvenire limitando tensione e corrente, oppure separando galvanicamente le aree a rischio usando fotoaccoppiatori o trasformatori Fonte: foto EIT.edu.au