Guida alla selezione delle apparecchiature Ex

Il processo di selezione

Per selezionare le apparecchiature Ex è necessario rispondere a sei domande in ordine:

1. In quale zona si trova l'apparecchiatura? → Determina la categoria minima (1, 2 o 3)
2. Quali gas o polveri sono presenti? → Determina il gruppo di gas (IIA/IIB/IIC) o il gruppo di polveri (IIIA/IIIB/IIIC)
3. Qual è la temperatura di autoaccensione? → Determina la classe di temperatura (T1–T6) o la temperatura massima della superficie
4. Qual è la funzione dell'apparecchiatura? → Determina i metodi di protezione adeguati (Ex d, Ex i, ecc.)
5. In quale ambiente opera? → Determina il grado di protezione IP, i materiali, l'intervallo di temperatura ambiente (vedere i requisiti di installazione)
6. Quali sono i parametri elettrici? → Tensione, corrente, potenza, frequenza

Ogni risposta restringe il campo fino a ottenere un elenco ristretto di opzioni conformi. Verificare la certificazione prima dell'acquisto. Quindi scegliere in base a costo, disponibilità e idoneità. Controllare la marcatura dell'apparecchiatura per confermare la conformità.

Fase 1: Zona → Categoria

Abbinare la zona alla categoria di apparecchiature richiesta o all'EPL:

Zone gas/vapori

Zone polverose

Regola fondamentale: le apparecchiature di categoria superiore possono sempre essere utilizzate in zone a rischio inferiore. La categoria 1 funziona ovunque; la categoria 3 solo nella zona 2/22.

Fase 2: Gas/Polvere → Gruppo

Per gas/vapori

Identificare il gas e individuarne il gruppo:

In caso di dubbio, utilizzare IIC. Funziona per tutti i gas, comporta un costo aggiuntivo (~10–30% in più rispetto a IIA), ma elimina il rischio in caso di variazioni nella composizione del gas.

Per la polvere

Le apparecchiature contrassegnate con III (senza lettera) coprono tutti i tipi di polvere (IIIA, IIIB, IIIC). Le apparecchiature contrassegnate con IIIC coprono solo IIIC.

Fase 3: Temperatura → Classe T o temperatura massima della superficie

Per gas/vapori

Individuare la temperatura di autoaccensione (AIT) del gas e selezionare apparecchiature con una classe T inferiore a tale valore:

Margine di sicurezza: le apparecchiature di classe T devono essere di almeno una classe inferiore all'AIT del gas. Ad esempio, se AIT = 200 °C, utilizzare T3 (200 °C) o temperature inferiori, non T2 (300 °C).

Per la polvere

Per la polvere si utilizza la marcatura diretta della temperatura (non le classi T). La temperatura massima della superficie dell'apparecchiatura deve essere:

• ⅔ della MIT (temperatura minima di accensione della nube di polvere)
• 75 °C al di sotto della temperatura di accensione dello strato (LIT) per uno strato di 5 mm

Utilizzare il valore più restrittivo.

Esempio: la farina di grano ha una MIT = 440 °C, una LIT (5 mm) = 220 °C.

• Limite della nube: ⅔ × 440 = 293 °C
• Limite dello strato: 220 - 75 = 145 °C
• Utilizzare T145 °C o inferiore (il limite dello strato è determinante)

Fase 4: Applicazione → Metodo di protezione

Scegliere il metodo di protezione in base alla funzione dell'apparecchiatura e al livello di potenza:

Classificazione in base al costo (da basso a alto): Ex nA (solo Zona 2) < Ex e < Ex ia/ib < Ex d < Ex m < Ex p

Classificazione in base al peso (da leggero a pesante): Ex ia < Ex e < Ex m < Ex d < Ex p

Diagramma decisionale

Scelta tra Ex d ed Ex i

Is the power < 20 W?
├─ Yes → Consider Ex i (intrinsic safety)
│  └─ Is it a sensor, transmitter, or low-power control circuit?
│     ├─ Yes → Ex i is ideal
│     └─ No → Check if barriers/isolators fit the system architecture
│
└─ No → Use Ex d or Ex e
   └─ Does it have arcing/sparking parts (relays, switches, motors)?
      ├─ Yes → Ex d (flameproof)
      └─ No → Ex e (increased safety) is cheaper and lighter

Apparecchiature per Zona 0

Zone 0 requires EPL Ga. Options:
├─ Ex ia (intrinsic safety, 2-fault tolerance)
├─ Ex ma (encapsulation, 2-fault protection)
└─ Special Ex d or Ex px designs (rare, very expensive)

→ 95% of Zone 0 installations use Ex ia.

Apparecchiature per Zona 2

Zone 2 has relaxed requirements. Options:
├─ Ex nA (non-sparking, cheapest)
├─ Ex nC (enclosed, sparking allowed but enclosed)
├─ Ex nR (restricted breathing)
├─ Any higher-rated equipment (Ex d, Ex e, Ex i)

→ Use Ex nA for motors/lights when possible (cost savings).
→ Use Ex e for terminal boxes (good practice even though Ex nA would suffice).

Apparecchiature per settore

Petrolio e gas (piattaforma offshore)

• Motori principali (pompe, compressori): Ex d IIC T3, Categoria 2 G
• Illuminazione: apparecchi LED Ex d IIC T4, IP66
• Scatole di derivazione: Ex e IIC T6, acciaio inossidabile (ambiente marino)
• Trasmettitori: Ex ia IIC T4, circuiti da 4–20 mA con barriere in area sicura
• Pannelli di controllo: Ex px IIB T4 (involucri pressurizzati nei moduli della Zona 1)

Lavorazione chimica

• Motori degli agitatori: Ex de IIB T3 (motore a prova di esplosione combinato, scatola morsettiera a sicurezza aumentata)
• Sensori di processo: Ex ia IIC T4–T6 a seconda del solvente
• Analizzatori: alloggiamenti Ex d IIB T4 o armadi spurgati Ex p
• Strumenti da campo: Ex ib IIC T5 per la Zona 1, Ex ia per i circuiti critici

Settore farmaceutico (lavorazione con solventi)

• Vasche di rivestimento compresse: motori Ex d IIA T3 (vapori alcolici = IIA)
• Apparecchiature di estrazione: Ex d IIB T4 (etanolo/IPA = IIA, ma utilizzare IIB per margine)
• Strumentazione: Ex ia IIC T4 (alcuni solventi sono IIB)
• Illuminazione: LED Ex d IIA T4, IP66 (ambiente lavabile)

Movimentazione cereali (polvere)

• Motori per elevatori a tazze: Ex tb IIIB T135°C Db, IP6X
• Sensori di livello del silo: Ex ia IIIB (alcuni sensori certificati per la polvere)
• Illuminazione: Ex tb IIIB T135°C Db, IP6X, LED
• Motori dei trasportatori: Ex tb IIIB T120°C Db

Cabina di verniciatura a spruzzo

• Motore del ventilatore di scarico: Ex d IIA T3 (vapori di solvente)
• Illuminazione: Ex d IIA T4 LED (all'interno della cabina = Zona 1)
• Comandi: stazioni a pulsanti Ex e IIA T6
• Interblocchi: circuiti di sicurezza Ex ia IIA

Fase 5: Ambiente → Grado di protezione IP e materiali

Selezione del grado di protezione IP

Scelta dei materiali

• Alluminio (AlSi10Mg, LM6): Leggero, adatto alla maggior parte degli ambienti. Da evitare in aree altamente corrosive.
• Acciaio inossidabile (316L): ambiente marino, offshore, esposizione a sostanze chimiche. Più pesante e costoso dell’alluminio.
• Ottone: componenti di piccole dimensioni (pressacavi, connettori). Buona resistenza alla corrosione.
• Plastica/GRP: involucri Ex e, Ex tb. Leggeri, resistenti alla corrosione. Non adatti per Ex d (non resistono alle esplosioni interne).
• Rivestimenti: verniciatura a polvere, epossidica o vernice di grado marino per l'alluminio. Evitare di verniciare i giunti antideflagranti.

Errori comuni nella scelta

1. Utilizzo di apparecchiature di Zona 2 in Zona 1

La categoria 3 (Gc) è adatta solo alla Zona 2. Installarla nella Zona 1 viola i requisiti ATEX/IECEx e crea un rischio reale di accensione.

2. Incompatibilità del gruppo di gas

Installazione di apparecchiature classificate IIA in un'atmosfera di idrogeno (IIC). Gli spazi antincendio sono troppo ampi e i limiti di energia di accensione sono troppo elevati. L'esplosione si propagherà.

3. Errore di classe di temperatura

Utilizzo di apparecchiature T3 (max 200 °C) in presenza di vapori di benzina (AIT ~230 °C). La superficie dell'apparecchiatura potrebbe raggiungere i 200 °C, valore troppo vicino alla soglia di accensione. Utilizzare apparecchiature T4 (135 °C) o con temperatura inferiore.

4. Classificazione IP insufficiente

Specificare IP54 per installazioni costiere all'aperto. L'ingresso di acqua e la corrosione salina danneggeranno l'apparecchiatura nel giro di pochi mesi. Utilizzare almeno IP66/67 per gli ambienti marini.

5. Errori di progettazione del sistema Ex i

Superamento dei limiti di capacità del cavo. La barriera/l'isolatore consente 100 nF, il dispositivo di campo ha una capacità interna di 50 nF e il cavo è di 50 nF/100 m. L'installazione di 150 m di cavo (75 nF) supera il limite totale (100 nF). Rischio di esplosione in caso di guasto.

6. Ignorare i limiti di temperatura ambiente

L'apparecchiatura standard è classificata per temperature comprese tra -20 °C e +40 °C. Installarla in un deserto (temperatura ambiente di 55 °C) o in una località artica (-40 °C) senza verificare la classificazione per temperature estese. La classe T viene calcolata alla temperatura ambiente massima; superarla modifica la temperatura superficiale.

Lista di controllo per la selezione

1. ☐ Confermare la classificazione della zona dal disegno di classificazione dell'area
2. ☐ Identificare tutti i gas/polveri che potrebbero essere presenti (controllare i dati di processo, le schede di sicurezza)
3. ☐ Determinare il gruppo di gas: IIA, IIB o IIC
4. ☐ Individuare la temperatura di autoaccensione (AIT) per il gas o la temperatura di accensione minima (MIT) e la temperatura di accensione massima (LIT) per la polvere
5. ☐ Selezionare la classe di temperatura o la temperatura massima di superficie
6. ☐ Abbinare la categoria/EPL alla zona (Categoria 1 per la Zona 0, Categoria 2 per la Zona 1, Categoria 3 per la Zona 2)
7. ☐ Scegliere il metodo di protezione in base all'applicazione (Ex d per i motori, Ex i per i sensori, ecc.)
8. ☐ Specificare il grado di protezione IP per l'ambiente (IP66 per esterni/offshore)
9. ☐ Verificare l'intervallo di temperatura ambiente (da -20 a +40 °C standard; esteso se necessario)
10. ☐ Per Ex i: calcolare i parametri dell'entità (Ui/Ii vs Uo/Io, Ci/Li vs Co/Lo + cavo)
11. ☐ Verificare che i parametri elettrici (tensione, corrente, frequenza) corrispondano all'alimentazione
12. ☐ Ottenere il certificato dell'apparecchiatura e verificare che soddisfi tutti i requisiti

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