La direttiva ATEX definisce l’atmosfera esplosiva come: una miscela contenente aria, a condizioni atmosferiche, sostanze infiammabili allo stato di gas, vapori, nebbie o polveri nella quale, dopo l’innesco, la combustione si propaga all’intera miscela non bruciata. [1]

L’esplosione oggetto della direttiva ATEX è quindi implicitamente una combustione che avviene tra reagenti alla pressione atmosferica standard. 

La combustione è una reazione chimica esotermica, che libera cioè calore. Normalmente la combustione genera calore che si libera nell’aria senza generare differenze di pressione, pensiamo ad un tronco di legno che brucia in un bosco o all’interno di un caminetto, il calore ha il tempo di fluire cedendo energia termica all’aria e alla materia circostante senza produrre sbalzi di pressione. Nel caso di un’esplosione, invece, la velocità di reazione è tale che il volume delle sostanze coinvolte aumenta senza riuscire a cedere il calore generato dalla reazione, i gas espandono generando pressione sulle superfici o sui gas non ancora compressi. 

A titolo esemplificativo: in un volume chiuso, partendo con i reagenti alla pressione atmosferica, valori tipici di un’esplosione possono essere: le 10 atmosfere di picco di pressione e i 102 m/s di velocità di reazione. [2]

Inoltre, rispetto ad una comune reazione di combustione, l’esplosione si auto sostiene mediante la propagazione di un fronte di fiamma attraverso l’atmosfera esplosiva. [3]

Per la progettazione di dispositivi elettrici aventi un EPL Ga, Gb o Gc sarà necessario evitare che i tre fattori che compongono il triangolo della combustione siano presenti contemporaneamente. 

Per fare questo seguiremo tre criteri di base:

• Contenimento
  
• Segregazione
  
• Prevenzione.

1. Contenimento 

L’esplosione può avvenire ma viene confinata in un volume ben definito per mezzo di custodie apposite. Viene inoltre preclusa la possibilità che l’esplosione possa innescare l’atmosfera circostante. Il contenimento dell’esplosione è alla base del modo di protezione antideflagrante, Ex-d, le cui custodie vengono spesso definite a prova d’esplosione, mentre in inglese sono chiamate flameproof. 

2. Prevenzione 

Si evita l’innesco dell’atmosfera esplosiva, controllando le energie in gioco, come nel modo di protezione a sicurezza intrinseca, oppure aumentando criteri di sicurezza industriale standard, come nel modo di protezione a sicurezza aumentata. Questo criterio è alla base del modo di protezione a sicurezza aumentata Ex-e e a sicurezza intrinseca Ex-i

3. Segregazione 

Vengono separate fisicamente le fonti d’innesco dalla atmosfera esplosiva. La segregazione è alla base del modo di protezione mediante pressurizzazione Ex-p, incapsulamento Ex-m, immersione in olio Ex-o, riempimento con polveri Ex-q, respirazione limitata Ex-nR.

Tabella 1: Criteri di base e modi di protezione più usati

Abbiamo visto, in conclusione, quali siano i concetti di base che stanno alla base dei principali modi di protezione utilizzati per le apparecchiature elettriche.Va da sé che la scelta del modo di protezione è legata alla tipologia di dispositivo elettrico, oltre che da considerazioni che riguardano la facilità della manutenzione ordinaria e straordinaria, l'affidabilità del sistema e, non ultimo, i costi di realizzazione e di manutenzione. 

Note, norme di riferimento e bibliografia

[1] DIRETTIVA 2014 34 UE – Art. 2 par 4

[2]Explosion Protection – Heinrich Groh – Elsevier - Cap. 1.1

[3]EN 1127-1:2019 4.2.1

[4] DIRETTIVA 2014 34 UE – Allegato 1 par 2