NOVEMBRE 2012
FIELDBUS & NETWORKS
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Le strategie applicate
nelle aree pericolose
Può essere a questo punto utile una
piccola digressione sulle tecniche di
‘prevenzione’ comunemente utilizzate
nelle aree a rischio, il cui scopo è di
eliminare una delle tre parti del trian-
golo della combustione, ovvero: combu-
stibile, comburente e calore.
Nel passato, il tipico approccio per la
protezione dalle esplosioni prevedeva
l’uso di custodie a prova di esplosione,
che tollerano che l’esplosione avvenga
ma ne limitano l’impatto tramite un
apposito ‘contenitore’ all’interno del
quale viene alloggiata l’apparecchia-
tura; è necessario ovviamente pre-
vedere l’uso di speciali boccole per
l’accesso dei cavi, la cui installazione
può essere alquanto complessa e co-
stosa e rendere gravose le operazioni
di manutenzione. Va detto però che
esistono anche alcuni sistemi di con-
nessione che possono essere utilizzati
in zone pericolose ed eventualmente
anche adatti a inserzioni hot-plug.
Nel caso della sicurezza intrinseca,
la premessa è di mantenere l’energia
immessa nell’ambiente al di sotto di
quella necessaria a innescare un’at-
mosfera esplosiva. È la tecnica nor-
malmente usata, per esempio, con i
tradizionali segnali analogici 4-20 mA
e, nel caso dei bus di campo, con le tec-
nologie Profi bus PA e Fieldbus Founda-
tion H1. Purtroppo, tale approccio limita
chiaramente le distanze massime che i
nodi possono tollerare.
Una soluzione alternativa prevede il
ricorso a un cavo a fi bra ottica, che
permette di superare il limite sulla lun-
ghezza dei cavi, portandolo in generale
a più di un chilometro. Va comunque
detto che anche la luce può provocare
un’esplosione e opportuni accorgi-
menti devono essere presi. In questo
caso, seguendo quanto riportato dalla
normativa IEC60079-28, ci sono tre ti-
pologie di protezione, ovvero ‘op is =
inherently safe optical radiation’, ‘op pr
= protected optical radiation’ e ‘op sh =
optical radiation interlock’.
Rispetto al doppino in rame, la fi bra
è più robusta rispetto alle condizioni
ambientali estreme, ma questo van-
taggio è associato ad altre limitazioni,
derivanti essenzialmente dal costo più
elevato e dalle proprietà meccaniche
non eccellenti, relative soprattutto alla
fragilità della fi bra e a vincoli sul raggio
del cavo.
I bus di campo wireless
e le aree pericolose
Un discorso a parte deve essere fatto per
i sistemi di comunicazione industriale
wireless, i cui molti vantaggi sono da
più parti continuamente richiamati. Uno
di questi è la potenziale riduzione dei
costi, tenuto conto del fatto che i costi
di cablaggio aumentano drasticamente
al crescere della lunghezza. Non meno
importante è la fl essibilità che tali so-
luzioni promettono, poiché i dispositivi
possono essere posizionati, almeno in
linea di principio, ovunque e senza la
necessità di uno scavo. La loro sempre
maggior diffusione ha quindi portato in
evidenza anche l’esigenza di prendere in
considerazione le implicazioni derivanti
da un loro uso in aree pericolose. Chiara-
mente, l’utilizzo di contenitori a prova di
esplosione può non essere una strategia
di facile attuazione; infatti i dispositivi
wireless emettono radiazione elettro-
magnetica che rappresenta una poten-
ziale fonte di innesco per un’atmosfera
esplosiva. Il rischio principale risiede
nella creazione di correnti indotte negli
oggetti metallici e nei circuiti elettronici
non adeguatamente schermati rispetto
alle interferenze elettromagnetiche. Tali
correnti possono causare un surriscal-
damento dell’oggetto metallico stesso e
innescare la formazione di scintille.
La situazione non è attualmente ben
defi nita; ad oggi non ci sono standard
che includono un riferimento esplicito
ai rischi connessi all’uso del wireless,
poiché le norme internazionali riguar-
dano solamente i livelli di esposizione
alla radiazione a radio frequenza sul
corpo umano. Gli stessi standard pro-
tocollari quali ISA100 e WirelessHart,
per i quali già oggi esistono dispositivi
commercialmente disponibili, non for-
niscono particolari indicazioni riguardo
la loro installazione in aree pericolose.
La normativa IEC60079-0 include delle
tabelle riguardanti i livelli di potenza
e di energia che sono ammessi in aree
pericolose, mente il British Standard
BS6656, relativo alla valutazione della
combustione accidentale di aree infi am-
mabili a causa di radiazioni a radiofre-
quenza fornisce delle raccomandazioni
d’uso, limitandosi però a discutere del
caso in cui una sorgente e a radio fre-
quenza esterna si trova a dover trasmet-
tere verso un’area pericolosa.
Un’altra potenziale fonte di rischio è
connessa all’impiego delle batterie che
vengono utilizzate per l’alimentazione
di dispositivi portatili. Ad esempio, in
funzione dei criteri con cui sono stati
progettati, alcuni dispositivi cessano di
essere a sicurezza intrinseca quando
vengono aperti per la sostituzione della
batteria, il che implica la necessità di
mettere il dispositivo fuori servizio.
Alcuni produttori hanno pertanto de-
ciso di ricorrere a batterie a sicurezza
intrinseca che permettono la loro so-
stituzione in campo; le batterie sono
alloggiate in custodie sigillate, così da
prevenire eventuali scintille. Ulteriori
problematiche nascono dall’adozione di
nodi il cui ruolo è quello di adapter, ov-
vero connettere tramite comunicazione
wireless della strumentazione tradizio-
nale e quindi cablata, ad esempio per
estrarre da un dispositivo non solo i dati
di processo ma anche le informazioni
relative alla diagnostica. Non è ancora
ben chiaro se questo ‘adattatore’ sia
parte del loop di acquisizione esistente
o sia da considerarsi come un nuovo
strumento con la propria certifi cazione.
Se deve essere considerato parte del
loop esistente, ne cambia la dinamica
e quindi richiederebbe una nuova cer-
tifi cazione dell’intero sistema. Un’altra
potenziale fonte di rischio è che alcuni
strumenti sono alimentati direttamente
dall’adapter, pertanto è necessario pre-
stare le opportune precauzioni in fase di
progettazione dell’impianto. L’antenna
stessa, essendo la fonte di emissione
della radiazione, deve essere tenuta in
considerazione, ad esempio valutando
il suo EIRP (Effective Isotropic Radiated
Power, ovvero l’indicazione della po-
tenza effettivamente irradiata rispetto
a un’antenna isotropica, cioè ideale). La
norma IEC60079 prima citata tuttavia
non fornisce alcuna indicazione dei limiti
di energia Eirp per i dispositivi posti in
aree pericolose. Va comunque detto che,
convenzionalmente, si ritiene che radio
con potenze di trasmissione inferiori a
100 mW Eirp nelle bande ISM centrate
attorno a 2.4 e 5 GHz non dovrebbero
porre alcun rischio. Pertanto, finché
non verrà comunemente accettato l’u-
tilizzo della tecnologia wireless anche
in ambienti pericolosi e, soprattutto non
verranno rilasciate normative che ne
regolamentino l’impiego, la raccoman-
dazione è di seguire le procedure atte
a verifi care e garantire che la potenza
irradiata rientri nei livelli di energia di
accensione della zona pericolosa.
(*) Comitato tecnico Fieldbus & Networks
