Negli impianti con aree classificate a rischio di formazione di atmosfere esplosive il modo di protezione ‘Ex i’ è il modo di protezione con maggiori certificati all’attivo sul sito IECEx [1]. Basato sul principio dell’eliminazione dell’innesco tramite la limitazione dell'energia nella zona pericolosa, questo approccio ha una lunga storia, che inizia con l'uso in miniera di dispositivi a basso voltaggio. Nel XX secolo, ha acquisito sempre maggiore importanza grazie allo sviluppo dei dispositivi elettronici e all'importanza del controllo di processo. In Italia, i dispositivi con questo tipo di protezione sono definiti a sicurezza intrinseca.

Nello schema internazionale IECEx e nella normativa europea ATEX il modo di protezione ‘Ex i’ ha come riferimento normativo rispettivamente le norme IEC 60079-11 ed EN 60079-11. La settima edizione IEC è molto recente, licenziata il 23/5/2024 dopo più di dieci anni di utilizzo della IEC 60079-11:2011. 

Figura 1: Esempio di un sistema elettrico a sicurezza intrinseca

Il modo di protezione a sicurezza intrinseca si basa sulla limitazione dell'energia elettrica e termica dei dispositivi installati in aree pericolose a livelli tali da prevenire l'innesco di una miscela esplosiva. 

Questi dispositivi, lavorando con livelli energetici bassi, sono comunemente sensori deputati alla lettura di parametri di processo, come temperature, pressioni, flussi di liquido, vibrazioni e frequenze. In tempi recenti, con l’affermarsi dell’uso delle reti (di informazioni) negli impianti industriali, il modo a sicurezza intrinseca trova applicazione nei nodi di rete e nelle schede di input/output. 

Per comprendere il funzionamento del modo di protezione a sicurezza intrinseca è quindi necessario riferirsi al sistema elettrico completo [2] che è costituito da diversi elementi:

• Il pannello di controllo
• L’apparecchiatura associata certificata
• Il circuito di connessione
• Il circuito a sicurezza intrinseca certificato o, alternativamente, una costruzione elettrica semplice.

In figura 1 è rappresentato un sistema elettrico composto da questi elementi dove sia il pannello di controllo che l’apparecchiatura associata si trovano in zona sicura.

Il pannello di controllo presiede alla gestione di un impianto. Per la sua complessità possiamo pensare che si trovi, nella maggior parte dei casi, fuori dalla zona pericolosa o in appositi vani classificati come area sicura. I segnali che entrano ed escono dal pannello di controllo non possono raggiungere direttamente una zona classificata con sistemi e protocolli di tipo industriale. Infatti, per quanto operino con livelli bassi di corrente e tensione, i normali sensori non sono specificamente progettati per limitare il rischio di innesco.

Ecco che a mediare i segnali tra pannello di controllo e zona pericolosa troviamo le “apparecchiature associate certificate”, in gran parte costituite dalle barriere a diodi Zener o dalle barriere a separazione galvanica.

Nella zona pericolosa sono posti i circuiti a sicurezza intrinseca certificati o, in alternativa, le cosiddette costruzioni elettriche semplici. 

Il sistema va considerato nel suo assieme tenendo conto anche di come è realizzato il circuito di connessione tra i vari elementi; infatti, il cavo di interconnessione può anch’esso immagazzinare energia e le connessioni verso terra, ove presenti, devono seguire requisiti specifici.

La norma impiantistica IEC 60079-14 entra nel merito dei circuiti a sicurezza intrinseca distinguendoli con il particolare colore blu chiaro [3] dai circuiti non a sicurezza intrinseca. Misure speciali vengono indicate per evitare semplici errori di connessione dell’operatore e di separazione tra i circuiti non ‘Ex i’ ed i circuiti ‘Ex i’.

La sicurezza intrinseca rappresenta un approccio robusto ed efficace per la protezione delle aree a rischio di formazione di atmosfere potenzialmente esplosive. Tuttavia, l’apparecchiatura a sicurezza intrinseca è solo un elemento di un sistema più ampio che permette la gestione del dispositivo stesso entro i limiti di energia imposti. Per una corretta applicazione, deve essere implementata tenendo in considerazione l’intero sistema che costituisce il suo circuito.

Note e riferimenti bibliografici

[1]Vedasi articolo “Gli EPL ed i principali modi di protezione”

[2]La normativa che riguarda i sistemi elettrici a sicurezza intrinseca è la IEC/EN 60079-25

[3]Il colore è definito in normativa semplicemente “light blue” e in commercio lo troviamo soprattutto corrispondente al RAL 5012 o, meno diffusamente, al RAL 5015