Impianti EX (11)

7. Modo di protezione Ex-d (EN 50018 - CEI 31-1)

L'idea fondante della modalità di protezione chiamata Ex-d è semplicemente geniale. Un vecchio detto afferma: se non puoi battere il nemico alleati con esso; è questo che fanno le apparecchiature protette con custodie Ex-d, le quali si "arrendono" all'esplosione - nel senso che la ipotizzano come non evitabile - ma resistono con tutte le loro forze alle sue conseguenze, cioè la contengono all'interno della custodia.
La caratteristica principale quindi, di questo tipo di protezione è la sua robustezza, in quanto deve resistere alla sovrapressione interna che si crea nel caso di un'esplosione che avvenga dentro alla custodia.
Immaginiamo di avere un componente elettrico in grado di innescare un'atmosfera esplosiva (scintille o temperatura elevata) e di volerlo proteggere con questa modalità. Cosa dobbiamo fare ? Lo prendiamo e lo inseriamo all'interno di un contenitore (vedi figura 7.1) che ha determinate caratteristiche:

Figura 7.1 - Custodia in esecuzione Ex-d

1. Una elevata resistenza meccanica che gli consente di resistere ad eventuali esplosioni. I materiali utilizzati per realizzare queste custodie erano tempo fa la ghisa, mentre ora sono leghe di alluminio e di rame che non hanno problemi di corrosione. La norma prevede anche l'utilizzo di custodie in plastica, sotto certe condizioni, ma è un materiale che rimane confinato ad applicazioni di piccola componentistica come interruttori e pulsanti.
2. Non si deve pensare la custodia per forza come una scatola con un coperchio come espresso simbolicamente dalla figura 7.1. Bisogna allargare lo sguardo, la custodia può avere qualsiasi forma e dimensione e può essere un apparecchio illuminante che contiene i soliti reattore, tubo, starter, una custodia che contiene un intero motore, una scatola di derivazione, un quadro elettrico contenente vari componenti, un interruttore, un rilevatore di gas etc. La grande forza di questo sistema sta nel poter utilizzare componenti elettrici normalissimi inseriti semplicemente all'interno di queste custodie. Dovendo realizzare un impianto in luoghi con pericolo di esplosione si possono quindi acquistare solo prodotti generici e proteggere con custodie Ex-d solo quelli inseriti nelle zone pericolose, senza ricorrere all'acquisto di costosi prodotti specifici.
3. Come si nota dalla fig. 7.1 la caratteristica costruttiva più significativa è il giunto con la sua lunghezza e la sua "altezza" (interstizio). Il giunto rappresenta l'area esistente fra l'interno e l'esterno della custodia ed ha la indispensabile funzione di impedire che l'esplosione e la fiamma si propaghino all'esterno - dove c'è la presenza di un'atmosfera esplosiva. Per evitare questo, i giunti devono essere adeguatamente lunghi e con interstizi piuttosto stretti, in modo che i gas combusti che escono dalla custodia vengano sufficientemente raffreddati. All'uscita così i gas non hanno più la possibilità di innescare l'esplosione all'esterno. Il giunto, così come dice la parola, non è nient'altro che l'unione fra due parti della custodia - come scatola e coperchio nella figura 7.1. Senza addentrarci troppo nelle soluzioni costruttive, possiamo indicativamente dire che esistono due tipologie di giunti, quelli non filettati e quelli filettati. L'unica differenza dei secondi rispetto ai primi sta nella filettatura interna, la quale comporta un percorso più lungo da percorrere per il gas in uscita, e quindi una maggiore possibilità di raffreddamento a parità di lunghezza (il percorso aumenta perchè il gas segue il filetto). La norma EN 50018 (CEI 31-1) "Costruzioni elettriche per atmosfere potenzialmente esplosive - Custodie a prova di esplosione "d"" fornisce due tabelle per determinare le dimensioni dell'interstizio in funzione del giunto e del tipo di gas. La seguente tabella 7.1 è un estratto di queste tabelle per giunti flangiati, cilindrici o ad angolo.

Tabella 7.1 - Spessore dell'interstizio in base a lunghezza del giunto, gruppo di gas e volume della custodia

Sempre le stesse norme CEI 31-1 prevedono che i giunti non vengano ostruiti e che se esiste un ostacolo - tipo parete, tubazioni, oggetti - alla fuoriuscita dei gas combusti, questo sia mantenuto ad una distanza minima: vedi la figura 7.2.

Figura 7.2 - Distanze minime da tenere tra limite del giunto ed ostacolo

Spesso viene inserita una guarnizione nel giunto. Occorre chiarire che questa precauzione può essere utile solo per migliorare il grado di protezione IP, ma non per migliorare la tenuta ai fini dell'ingresso di gas all'interno della custodia o ai fini della tenuta alla fiamma verso l'uscita.

Abbiamo detto che una grande forza del metodo Ex-d a prova di esplosione è quello di permettere di utilizzare componentistica elettrica normale, che viene solo rinchiusa in una custodia. Se i componenti che vengono inseriti nella custodia non hanno interazioni con l'esterno, come per i trasformatori, le morsettiere, i relè, i contattori, etc. non esiste il minimo problema, chiudiamo la custodia e il gioco è fatto, ma in molte situazioni occorre, dall'esterno, comandare apparecchiature che sono all'interno della custodia. E' il caso di interruttori, sezionatori, pulsanti e in genere tutti gli apparecchi di manovra: bisogna allora presisporre dall'esterno delle aste di manovra che permettano di comandare l'apparecchio interno. Tutto questo deve essere fatto rispettando le caratteristiche della custodia, ed ecco allora che l'asta di manovra si configura come un vero e proprio giunto, la cui lunghezza e interstizio rispettano le disposizioni normative già ricordate nella tabella 7.1.
Nelle figure 7.3 e 7.4 viene rappresentato uno stesso quadro, esternamente ed internamente, realizzato in esecuzione Ex-d: si può notare che la componentistica interna alla custodia è la stessa usata in qualsiasi tipo di quadro.

Figura 7.3 - Quadro di comando realizzato in esecuzione a prova di esplosione - visto dall'esterno (Ghirardi)

Figura 7.4 - Quadro di comando realizzato in esecuzione a prova di esplosione - visto dall'interno (Ghirardi)

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