Ing. Paolo Corbo – Villasanta (MB), 6 Dicembre 2013 

Introduzione
EN60079-14
Sistemi di entrata dei cavi
Prescrizioni particolari per Ex d
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Introduzione

Il presente articolo è il primo di una serie di articoli che si esaurirà nel corso delle edizioni 2014 della presente pubblicazione relativi al problema delle entrate di cavo installate in luoghi con pericolo di esplosione. 

La scelta, la selezione, l’installazione e le modalità di utilizzo, in Europa, di apparecchiature elettriche, elettroniche, elettromeccaniche in luoghi con pericolo di esplosione è regolamentato attraverso la norma europea EN60079-14 Atmosfere esplosive – Parte 14: Progettazione, scelta e installazione degli impianti elettrici. 

La scelta delle apparecchiature elettriche appropriate per i luoghi pericolosi passa necessariamente attraverso la corretta combinazione e applicazione delle seguenti informazioni: 

  • classificazione dei luoghi pericolosi,  
  • prescrizioni per il livello di protezione delle apparecchiature; 
  • classificazione del gruppo o sottogruppo dell’apparecchiatura elettrica per gas, vapori o polvere; 
  • classe di temperatura o temperatura di accensione del gas o del vapore interessato; 
  • minima temperatura di accensione della nube di polvere combustibile, minima temperatura di accensione dello strato di polvere combustibile e la minima energia di innesco della nube di polvere combustibile; 
  • influenze esterne e temperatura ambiente.  

Queste informazioni condizionano la scelta del corretto metodo di protezione, insieme a condizioni specifiche di impianto e soluzioni adottate in sede di progetto e definizione dell’ingegneria. 

I metodi di protezione elettrici adottati sono notoriamente diversi e articolati su principi di prevenzione, contenimento e segregazione. 

Metodi di protezione previsti nella EN60079-14 

Introduciamo un brevissimo compendio introduttivo ai metodi di protezione che ci aiuti a proseguire con l’articolo: 

  • Metodo basato sul contenimento dell’esplosione “Ex d”. La custodia che contiene gli organi elettrici in grado di innescare l’atmosfera potenzialmente esplosiva è capace di contenere l’esplosione e raffreddare i gas combusti che fuoriescono dai giunti di laminazione / accoppiamento corpo custodia / coperchio. Le entrate di cavo contribuiscono al contenimento dell’esplosione. Le entrate di cavo possono essere realizzate con pressacavi o tubi protettivi o passaggi a parete cementati.
  • Metodo basato sulla prevenzione dell’innesco mediante la sicurezza aumentata “Ex e”. Il metodo si basa sulla riduzione della probabilità di formazione di scintille efficaci e di superficie calde. Il sistema di entrate di cavo opera contribuendo alla riduzione dell’ingresso di particelle solide e di liquidi garantendo un minimo e definito grado di protezione dall’ingresso di acqua e particelle solide (EN60529). 
  • Metodo basato sulla prevenzione dell’innesco mediante la sicurezza aumentata “Ex nA”. Come il metodo Ex e, ma semplificato e valevole per la sola zona 2.
  • Metodo basato sulla prevenzione dell’innesco mediante la sicurezza intrinseca “Ex ia”. I dispositivi installati in zona pericolosa sono protetti da un  dispositivo normalmente collocato in zona sicura e che limita l’energia iniettabile verso la zona pericolosa: tale limite energetico è calcolato e dimensionato per evitare l’innesco diretto della miscela pericolosa e per evitare il surriscaldamento dell’apparecchiatura lambita dal gas. Il sistema di entrata di cavo può contribuire al metodo di protezione evitando che particelle solide e acqua possano inficiare le segregazioni destinate a separare l’energia non controllata da quella limitata.
  • Metodi di protezione basati sulla segregazione di sorgente di accensione e atmosfera potenzialmente esplosiva mediante la sovrapressione “Ex p”. Il metodo si basa su un sistema di contenimento delle apparecchiature elettriche capace di garantire, mediante un sistema di pressurizzazione controllato, una sovra-pressione interna minima capace di impedire l’ingresso delle atmosfere infiammabili all’interno del sistema di contenimento stesso. Il sistema di entrata di cavo deve garantire il minimo trafilamento, la resistenza alla trazione e al danneggiamento meccanico
  • Metodi basati sulla segregazione mediante incapsulamento “Ex m”. Il metodo di basa sull’incapsulamento del o dei componenti pericolosi. Il sistema di entrata di cavo deve impedire il danno della resina dovuto ad eventuale trazione del cavo. 
  • Metodo di parziale segregazione basato sulla respirazione limitata “Ex nR”. Tale metodo riduce, nella sola zona 2, lo scambio atmosferico tra esterno e interno custodia (ove sono presenti i componenti capaci di generare innesco efficace); il sistema di entrata di cavo deve egualmente ridurre l’effetto di respirazione e impedire il danneggiamento meccanico della tenuta mediante trazione, rotazione del cavo o urto
  • Metodo di protezione basato sulla segregazione mediante tenuta alle polveri “Ex t”. Tale metodo si basa sull’impedimento dell’accesso dell’atmosfera potenzialmente esplosiva dovuta a polveri combustibili all’interno del sistema di contenimento delle parti capaci di generare sorgente di accensione efficace. Il sistema di entrata di cavo partecipa al metodo di protezione segregando egualmente dall’accesso di polveri combustibili. 

Sistemi di entrata dei cavi 

Indipendentemente dal metodo di protezione adottato è fondamentale che i sistemi di entrata dei cavi siano conformi a tutte le prescrizioni cui si fa riferimento nella documentazione dell‘apparecchiatura. In caso si utilizzino pressacavi questi devono essere adeguati al tipo di cavo impiegato, includendo considerazioni di compatibilità tra i diametri dei gommini e della guaina interna, tra il gommino e la guaina esterna, tra spessore dell’armatura e intervallo degli spessori ammissibile sull’ogiva, nonché sull’adeguatezza del materiale e della tenacia del pressacavo rispetto agli sforzi meccanici che gli sono trasmessi dal cavo (che, se armato, può arrivare ad essere molto rigido e sede di sforzi e tensioni meccaniche sul pressacavo stesso). 

In caso si utilizzino nippli resinati il numero di conduttori e il loro diametro deve essere compatibile con il certificato degli stessi e con la capacità della resina nell’aderire efficacemente alla guaina dei cavi. 

Il collegamento dei cavi all’apparecchiatura elettrica attuato necessariamente mediante un sistema di entrata dei cavi deve mantenere l’integrità della protezione contro l’esplosione del modo di protezione relativo. 

Qualora si utilizzi un pressacavo avente un certificato contrassegnato da una ‘X’, allora tale pressacavo deve essere utilizzato solo per installazioni fisse. Se è necessario un ulteriore fissaggio per prevenire l’allentamento e la rotazione del cavo che trasmette delle forze alle terminazioni del conduttore all’interno della custodia, deve essere fornito un fissaggio che deve essere posizionato a meno di 300 mm dal limite del pressacavo. 

Sulle apparecchiature portatili è fatto divieto utilizzare dispositivi di ingresso contrassegnati da una ‘X’, ovvero “Condizioni speciali per utilizzo sicuro” degli stessi. 

L’insieme dei  pressacavi  e dei cavi ad essi associati devono essere selezionati per evitare o mantenere adeguatamente contenuti gli effetti della ‘caratteristica di ‘cold flow’ del cavo. Il fenomeno del cold flow consiste nel movimento della guaina del cavo sottoposto a forze di compressione create delle tenute nell’ingresso cavi quando le forze di compressione applicate alla tenuta sono maggiori della resistenza della guaina. Il fenomeno del cold flow si risolve selezionando una corretta resistenza meccanica del cavo rispetto alla forza di compressione del gommino di cui è dotato l’accessorio di entrata di cavo. 

Nel caso in cui la distribuzione in cavo avvenga attraverso tubi protettivi, allora questi devono essere dotati di soluzioni di tenuta quando questo attraversa un luogo pericoloso per evitare la trasmissione di gas da un’area classificata ad un’area non classificata e tra aree diversamente classificate. 

tubi protettivi usati solo per protezione meccanica  non necessitano di rispondere alle prescrizioni che seguono, tuttavia si devono adottare tutte le misure necessarie affinché il trasferimento della atmosfera potenzialmente esplosiva attraverso il tubo sia evitato mediante un adeguato dispositivo di tenuta quando il tubo attraversa la zona pericola pericolosa. 

I dispositivi di tenuta dei tubi protettivi devono realizzare adeguata presa e tenuta attorno alla guaina esterna del cavo oppure intorno alle guaine dei singoli conduttori monopolari contenuti all’interno del tubo protettivo.  

Il tubo protettivo deve essere provvisto di una soluzione per garantire una tenuta compatibile con il metodo di protezione adottato posto in corrispondenza del punto di accesso in custodia. 

A tale scopo si perviene ad esempio mediante, oltre all’uso di dispositivi di tenuta, sigillatura della sezione tra il tubo e la custodia per esempio a mezzo di una rondella di tenuta o di grasso non indurente. 

Cavi unipolari oppure multipolari, cioè sprovvisti di ulteriore guaina di protezione, possono essere utilizzati all’interno di tubi protettivi ma in ogni caso, quando il tubo protettivo contiene tre o più cavi, la sezione totale dei cavi, compreso il materiale isolante, non deve essere maggiore del 40 % della sezione del tubo. 

Qualora i tubi protettivi costituiscano lunghi percorsi di collegamento elettrico,  questi devono essere equipaggiati con idonei dispositivi di drenaggio per assicurare un soddisfacente drenaggio della condensa. In queste situazione è necessario accertarsi che  l’isolamento del cavo sia adeguato e  resistente agli effetti dell’ acqua (non igroscopico). 

Prescrizioni particolari per il metodo Ex d 

Il dispositivo di entrata di cavo (pressacavo a gommino di compressione singolo o doppio gommino, pressacavo barriera, nipplo resinato, giunti tre pezze, adattatori, riduzioni, raccordo di bloccaggio) deve essere certificato e marcato: II2G Ex d.  

pressacavi devono essere adeguati al tipo di cavo impiegato e mantenere il modo di protezione Ex d. 

pressacavi a prova di esplosione, gli adattatori o gli elementi di chiusura caratterizzati da filettature parallele, possono essere provvisti di una guarnizione di tenuta tra il dispositivo di entrata e la custodia a prova di esplosione avendo cura che il numero di filetti in presa sia almeno di cinque filetti completi. A protezione del filetto di ingresso custodia può essere utilizzato grasso che sia non indurente, non metallico, e non combustibile. 

Il cavo adottato con pressacavi ad anello di compressione (pressacavi non di tipo “barriera” ovvero non resinati) deve essere circolare, estruso, pieno, non igroscopico affinché la tenuta del gas combusto possa essere attuata mediante corretta compressione del cavo pieno. 

Accessori aventi  filettature coniche devono essere serrati a fondo e l’uso di tenute elastomeriche è privo di significato. 

Quando l’ingresso filettato o la dimensione del foro è diversa da quella del pressacavo, si deve inserire un adattatore filettato certificato e marcato Ex d che sia adeguato alle prescrizioni sopra dettagliate per la lunghezza dell’accoppiamento filettato. Gli ingressi dei cavi non utilizzati devono essere occlusi con un elemento di chiusura a prova di esplosione certificato e marcato Ex d. 

Non è consentito praticare fori alle custodie a prova di esplosione oltre a quelli già realizzati dal costruttore. 

Qualora si adotti un metodo di ingresso cavo con sistemi basati su tubi protettivi, i dispositivi di tenuta a prova di esplosione per i tubi protettivi possono essere forniti con l’apparecchiatura e dettagliati nella documentazione dell’apparecchiatura oppure specificati nella documentazione dell’apparecchiatura oppure devono essere certificati e marcati Ex d. 

I dispositivi di tenuta possono essere parte integrante della custodia a prova di esplosione oppure devono essere installati il più vicino possibile all’entrata della custodia riducendo al minimo il numero di accessori interposti. L’ideale è interporre un unico accessorio. Si intende che un dispositivo di tenuta è considerato come posizionato immediatamente all’ingresso della custodia quando il dispositivo è fissato alla custodia direttamente o mediante un accessorio necessario per l’accoppiamento in ottemperanza alle istruzioni del costruttore. 

Per dispositivo di tenuta si intende un accessorio certificato e marcato Ex d capace di interrompere la trasmissione della fiamma e del gas combusto dalla custodia al tubo protettivo così segregando l’esplosione all’interno della custodia ed evitando la trasmissione della fiamma ad altre aree ritenute pericolose. 

Il dispositivo di tenuta è un nipplo resinato oppure un raccordo di bloccaggio o muffola. 

I dispositivi di tenuta per i tubi protettivi caratterizzati da filettature parallele, possono essere provvisti di una guarnizione di tenuta tra il dispositivo di entrata e la custodia a prova di esplosione avendo cura che il numero di filetti in presa sia almeno di cinque filetti completi. A protezione del filetto di ingresso custodia può essere utilizzato grasso che sia non indurente, non metallico, e non combustibile. 

Seguirà sul prossimo numero il tema della corretta selezione del sistema di entrata di cavo nel metodo Ex d.