Per l’implementazione efficace di una protezione a “sicurezza intrinseca” (IS), oltre alle norme e alle scelte circuitali, ci sono pratiche da osservare scrupolosamente ed errori da non commettere.
La base da cui partire per implementare correttamente un sistema a sicurezza intrinseca è il quadro normativo. A livello internazionale IECEx è uno schema di certificazione per il collaudo e la certificazione indipendente di dispositivi e servizi del settore della protezione contro le esplosioni. Molti requisiti normativi sono infatti riassunti nella serie IEC 60079, ma anche nello standard americano NFPA 70 che contiene un set completo di prescrizioni per gli impianti elettrici e nelle norme CSA C22 per il mercato canadese.
In termini tecnologici la sicurezza intrinseca è la principale tecnica di prevenzione del rischio di incendi e di esplosioni causati da apparati elettrici e strumentazione elettronica. A livello circuitale ed energetico è garantita prevalentemente da barriere Zener e isolatori galvanici. Le barriere Zener sono tra i dispositivi di maggiore successo nel garantire la sicurezza intrinseca. Si tratta di interfacce di protezione passive, basate su diodi Zener, impiegate per limitare la quantità di energia e il flusso di corrente nelle zone pericolose in caso di guasto, sovratensioni, cortocircuiti, ecc. L’isolatore galvanico consente di far passare il segnale dalla sorgente al dispositivo di misura tramite trasformatori o accoppiatori ottici o capacitivi. Oltre ad interrompere i loop di massa, l’isolamento interrompe i picchi di tensione elevati ed elimina l’alta tensione di modo comune, proteggendo gli operatori e i dispositivi di controllo e misura.
Ciò premesso vediamo quali sono i 6 principali errori da evitare nel progettare e realizzare un sistema a sicurezza intrinseca.
Primo errore: non prevedere un collegamento di terra dedicato
Per essere intrinsecamente sicure le barriere Zener necessitano di un collegamento di terra dedicato e mantenuto nel tempo. La resistenza del collegamento tra la terra della barriera Zener e quella più lontana dal punto di riferimento deve essere mantenuta inferiore a 1 ohm per evitare possibili inneschi. La buona connessione verso terra deve garantire il ritorno della corrente di guasto all’area sicura prevenendo ogni aumento di tensione e di corrente ai terminali dell'area pericolosa. Questa condizione è permessa dall’utilizzo di un conduttore di terra, dedicato solo a questo impiego, che deve essere separato da ogni altro filo di terra strutturale dell’impianto e connesso in un solo punto di riferimento. La resistenza del collegamento tra la terra della barriera Zener e quella più lontana del punto di riferimento deve essere mantenuta inferiore a 1 ohm per evitare possibili inneschi.
Secondo errore: non mantenere le distanze tra circuiti a sicurezza intrinseca
Fondamentale è il mantenimento delle distanze nei circuiti a sicurezza intrinseca. L’applicazione di questa metodica consente di segregare i circuiti a sicurezza intrinseca da quelli che non lo sono, segregare circuiti a sicurezza intrinseca differenti, evitare che i componenti dai quali dipende la sicurezza intrinseca non siano cortocircuitati. Tipicamente i morsetti per la connessione dei circuiti esterni a sicurezza intrinseca devono essere installati in modo che la distanza con i conduttori non isolati dei circuiti non a sicurezza intrinseca sia almeno 50 mm. L’obiettivo è realizzare il circuito in modo tale che i componenti critici di sicurezza non vengano bypassati da eventuali cortocircuiti. Le distanze minime per i componenti, oltre che lo spostamento dei componenti e delle loro connessioni, sono confrontati con i limiti normativi della sicurezza intrinseca.
Terzo errore: mancata identificazione custodie Ex
Per ovvie ragioni di sicurezza un contenitore che ospita circuiti a sicurezza intrinseca deve essere chiaramente identificato prevedendo un’etichetta di avvertimento. Tipicamente è accettato che il colore blu identifichi sezioni di circuito a sicurezza intrinseca. La norma EN60079-14 riporta “i circuiti a sicurezza intrinseca devono essere contrassegnati per identificarli quali parti di un circuito a sicurezza intrinseca. Se le guaine o i rivestimenti sono contrassegnati con un colore, questo deve essere blu chiaro”.
Quarto errore: mancata identificazione cavi a sicurezza intrinseca Ex
Cavi di controllo con guaina e isolamento dei conduttori di colore blu sono facilmente identificabili. Sono usati in zone a pericolo di esplosione per circuiti a sicurezza intrinseca e rispondono ai requisiti della norma EN 60079-14 che dove è scritto: “Quando i circuiti a sicurezza intrinseca sono stati identificati con cavi di colore blu chiaro, tali cavi non devono essere usati per altri scopi in un modo o in un luogo suscettibili di creare confusione o di ridurre l’efficacia dell’identificazione dei circuiti a sicurezza intrinseca”. Per altro è buona pratica far sì che i cavi in uscita dalle custodie siano supportati in modo da limitare le sollecitazioni sui pressacavi e sui morsetti. La scatola di giunzione deve essere posizionata in modo che i cavi possano lasciare il vassoio in una curva con adeguato raggio di curvatura.
Quinto errore: selezione o installazione errata del pressacavo
Il collegamento dei cavi alle apparecchiature elettriche deve essere fatto mediante pressacavi scelti considerando il tipo e il diametro del cavo utilizzato e mantenendo l’integrità della protezione contro le esplosioni. I pressacavi devono fissare il cavo in modo tale che la tensione o la torsione applicata non si trasmetta alle connessioni dei conduttori. I pressacavi per sicurezza intrinseca devono avere protezione antiurto e possono essere utilizzati per realizzare un collegamento elettrico dall’esterno in un involucro ignifugo. Le boccole di linea senza cavi, i cosiddetti tappi ciechi, possono essere utilizzati per la sigillatura interna di custodie a prova di esplosione.
Sesto errore: mancanza documentazione descrittiva
La mancanza di documenti descrittivi dei sistemi a sicurezza intrinseca rende problematica la classificazione dell’impianto, l’identificazione dei sistemi e dei componenti, il controllo delle conformità e la verifica delle attività di coordinamento. La raccolta di documenti che dimostra la conformità delle apparecchiature e degli impianti elettrici alle normative è un passaggio chiave. Circuiti e sistemi adottati in zone pericolose devono infatti essere verificati in modo che abbiano caratteristiche nominali conformi dalla documentazione descrittiva.
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