Modalità di protezione Ex p: lavaggio e pressurizzazione

In sintesi, il concetto Ex p (noto anche come pressurizzazione) è una modalità di protezione antideflagrante utilizzata nelle aree pericolose per prevenire l’innesco delle atmosfere esplosive. Il principio alla base dell’Ex p consiste nel mantenere un gas di protezione — solitamente aria pulita o, in alcuni casi, un gas inerte — all’interno di una custodia, a una pressione superiore rispetto all’atmosfera circostante. Questa sovrappressione impedisce l’ingresso nella custodia di gas, vapori o polveri infiammabili, scongiurando così il rischio di un’esplosione interna.

L’Ex d, al contrario, è progettato per contenere l’esplosione una volta verificatasi; la strategia dell’Ex p ne rappresenta dunque, in un certo senso, l’opposto: si interviene a monte, impedendo che la sorgente di innesco possa dare origine all’esplosione.

Come funziona nella pratica

In sostanza, esistono due tipologie di sistemi Ex p: quelli con perdita interna e quelli senza perdita interna.

Sistemi senza perdita interna

Per i sistemi privi di sorgenti di pericolo interne (sostanze combustibili) è in genere richiesta unicamente la compensazione delle perdite di trafilamento. Prima dell’avviamento, il sistema deve essere lavato con aria pulita o gas inerte per un volume pari a 5 volte quello della custodia.

In funzione delle apparecchiature da installare nella custodia e della zona in cui il sistema verrà collocato, esistono 3 possibili soluzioni di Ex p senza perdita interna.

L’Ex pxb è una tipologia in cui apparecchiature industriali (non ATEX) vengono inserite nella custodia e portate alla categoria 2 (EPL b), risultando idonee all’impiego in Zona 1. In questo caso, il sistema deve essere spento in caso di perdita della sovrappressione.

L’Ex pyb è una tipologia in cui apparecchiature di categoria 3 (EPL c) vengono inserite nella custodia e portate alla categoria 2 (EPL b), risultando idonee all’impiego in Zona 1.

L’Ex pzc è una tipologia in cui apparecchiature industriali (non ATEX) vengono inserite nella custodia e portate alla categoria 3 (EPL c), risultando idonee all’impiego in Zona 2. In questo caso, in caso di perdita della sovrappressione, è sufficiente l’attivazione di un allarme.

Per maggiori informazioni sulle categorie di apparecchiature, vi invitiamo a consultare il nostro articolo dedicato.

Sistemi con perdita interna

Per i sistemi dotati di una sorgente di pericolo interna è richiesto un flusso costante di aria pulita o gas inerte. Tale flusso viene calcolato in modo che la perdita massima che può verificarsi all’interno della custodia non raggiunga il valore LEL della sostanza combustibile. Prima dell’avviamento, il sistema deve essere lavato con un volume pari a 5 volte quello della custodia, utilizzando aria pulita o gas inerte. In caso di interruzione dell’alimentazione dell’aria, il sistema deve essere spento. Particolare attenzione va riservata a restrittori, regolatori di pressione e fermafiamma sulle linee di campionamento, in modo da non superare la massima sovrappressione interna stabilita.

Dove viene utilizzato

Il concetto Ex p trova ampio impiego in settori come oil & gas, processi chimici e in tutti gli ambiti in cui sussiste il rischio di atmosfere esplosive, comprese quelle generate da polveri aerodisperse. Risulta particolarmente utile per proteggere apparecchiature elettriche ed elettroniche che, in caso contrario, non potrebbero essere impiegate in aree pericolose a causa del rischio di scintille o di surriscaldamento eccessivo. Le apparecchiature certificate Ex p riportano in genere la relativa marcatura Ex p. La materia è disciplinata da norme internazionali come la IEC 60079-2, che definisce i requisiti per le custodie pressurizzate destinate alle aree pericolose.

Esempio reale: Ex-M Hoeflon C6

Un esempio concreto di prodotto certificato Ex p è l’EX-M Hoeflon C6. La gru EX-M Hoeflon C6 mostrata nell’immagine è stata modificata per ottenere la certificazione Ex p, condizione che le consente di operare in sicurezza in ambienti potenzialmente esplosivi. La modifica prevede un quadro elettrico e un sistema di controllo appositamente progettati per mantenere la sovrappressione, impedendo così l’ingresso di gas o polveri esplosivi. Grazie a una bombola di gas esterna, all’interno del quadro viene generata e mantenuta una pressione costante superiore a quella ambiente. In questo modo si evita che eventuali scintille o il calore generato dai componenti elettronici della gru entrino in contatto con atmosfere pericolose, garantendo la sicurezza delle operazioni anche in contesti industriali ad alto rischio come impianti chimici e raffinerie.

Requisiti

La norma IEC 60079-13 disciplina le sale pressurizzate e gli interi edifici, prevedendo che la pressione interna non sia inferiore a 25 Pascal (2,5 mm di colonna d’acqua) rispetto a quella ambiente e che l’accesso alle aree pressurizzate avvenga attraverso camere di compensazione (airlock). Per le installazioni in Zona 1, la IEC richiede invece 50 Pa. La norma stabilisce inoltre che, in tutte queste aree, la velocità di scarico debba essere pari ad almeno il 30% di un metro cubo al secondo quando tutti i passaggi d’aria vengono aperti simultaneamente.

Vantaggi

Le custodie Ex d si possono definire robuste, resistenti, solide — o con qualsiasi altro aggettivo analogo. Le custodie Ex p, invece, sono altrettanto affidabili e robuste, ma realizzate con materiali decisamente più leggeri. A confronto, due unità di pari capacità presentano pesi e costi sensibilmente diversi: mentre una custodia Ex d può pesare, ad esempio, 180 kg, una Ex p si attesta su appena il 22% di tale valore, ovvero circa 40 kg.

Gli armadi in lamiera con uno spessore di soli 2 mm risultano meno costosi rispetto a quelli in ghisa da 8-10 mm o alle pesanti custodie in acciaio progettate per resistere alle esplosioni. Prevenendo il problema all’origine, si ottiene un risparmio significativo sui costi dei materiali e sul peso complessivo, mantenendo invariati il margine di sicurezza e l’affidabilità nel tempo.

Gli armadi Ex p possono inoltre essere dotati di pannelli in Plexiglass™/Perspex™, che consentono di osservare ciò che accade all’interno: una soluzione molto più difficile da realizzare in un armadio Ex d. E, naturalmente, il ricambio d’aria mantiene la temperatura interna al di sotto del punto di innesco dei gas.

Svantaggi

Queste custodie richiedono manutenzione per preservare la pressione interna e l’integrità dell’armadio. Sono inoltre presenti costi aggiuntivi, come la fornitura di gas neutri come l’azoto (quando richiesto) o l’impiego di pompe per generare la pressione interna utilizzando aria. Anche il lavaggio dell’apparecchiatura in fase di avviamento richiede un certo tempo, ma generalmente si svolge in parallelo ad altre attività di preparazione, per cui spesso non incide sui tempi complessivi.

Gli armadi devono essere organizzati in modo che i componenti interni non creino “tasche” in cui possano accumularsi gas pericolosi sfuggendo al lavaggio. Una corretta progettazione dell’armadio permette di evitare questo problema.

In sintesi

Le custodie Ex p, generalmente più leggere ed economiche rispetto a quelle Ex d, offrono una protezione affidabile utilizzando meno materiale e consentendo soluzioni come i pannelli trasparenti per il monitoraggio. La scelta dipenderà dalle vostre esigenze specifiche, e i due sistemi possono anche essere combinati per integrarsi a vicenda.

Sebbene le custodie Ex p richiedano alcune attività preliminari — come il lavaggio e il mantenimento della pressione interna — queste si svolgono spesso in parallelo ad altre operazioni, riducendo al minimo i tempi di fermo. La capacità di prevenire l’esplosione all’origine garantisce notevoli vantaggi sia in termini di sicurezza sia di continuità operativa.