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CAPITOLO 4:

Sicurezza aumentata Ex e & EEx e

Obbiettivi:

Al termine di quest’unità, voi conoscerete “sicurezza aumentata Ex e & EEx e”:

a) procedure operative;

b) le principali caratteristiche di progettazione;

c) i metodi per la valutazione dei terminali contenuti dal contenitore;

d) requisiti di installazione in relazione alla BS EN60079-14;

e) requisiti di installazione in relazione alla BS EN60079-17.

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Sicurezza aumentata Ex e o EEx e

Il concetto di protezione contro le esplosioni a Sicurezza Aumentata è stato inventata in

Germania, dove è largamente usato per molti anni. E 'è diventato popolare nel Regno

Unito soprattutto perché ha un serie di vantaggi per talune applicazioni rispetto al metodo

tradizionale di protezione dalle esplosioni. L'America ha sempre invocato l'uso della

custodia antideflagrante in ambienti pericolosi, e la prospettiva di utilizzare una custodia

a sicurezza aumentata che non è progettata per resistere a un'esplosione interna, in

alternativa, è probabilmente stato visto con un po’ di trepidazione.

Questo metodo di protezione ha una buona annotazione di sicurezza ed è paragonabile

con gli altri metodi di protezione. La lettera "e" che simboleggia questo metodo di

protezione è tratto dalla frase tedesca (Erhote Sincherheit), che approssimativamente

tradotto significa "maggiore sicurezza". Le applicazioni tipiche sono motori a induzione,

apparecchi d’illuminazione e scatole di giunzione.

Normative

BS EN60079-7: 2003 Apparecchi elettrici per atmosfere di gas esplosive. Sicurezza aumentata “e”

BS EN 50 019: 2000 Custodie a Sicurezza aumentata “e”

BS 5501: Parte 6: 1997 Custodie a Sicurezza aumentata “e”

BS 4683: Parte 4: 1973 Tipo di protezione “e”

IEC 60079-7: 2001-11 Costruzione e prova di apparecchi elettrici, protezione tipo “e”

BS EN60079-14: 2003 Apparecchi elettrici per atmosfere di gas esplosive. Parte 14 Installazioni elettriche in aree pericolose. (diverso dalle miniere).

BS EN60079-17: 2003 Apparecchi elettrici per atmosfere di gas esplosive. Parte 17 ispezione e manutenzione di Installazioni elettriche in aree pericolose. (diverso dalle miniere).

BS 5345: Parte 6: 1978 (superata)

Codice di pratica per la scelta, l’installazione e manutenzione di apparecchi a Sicurezza aumentata.

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Definizioni

"Un tipo di protezione applicata agli apparecchi elettrici in cui sono applicate misure

supplementari in modo da dare una maggiore sicurezza contro la possibilità di

temperature eccessive e la comparsa di archi e scintille in servizio normale o sotto

specificate condizioni anormali".

Zone di utilizzo: 1 & 2

Temperatura ambiente

Custodie a Sicurezza Aumentata sono normalmente progettate per uso in ambienti a

temperatura compresa da -20°C a +40°C se non diversamente marcato.

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Principi

Il funzionamento sicuro di apparecchi di sicurezza maggiore dipende dalla prevenzione di

ogni sorgente di accensione, cioè eccessive temperature superficiali, archi o scintille, che

potrebbero altrimenti essere prodotti da parti interne o esterne dell'apparecchio. Speciali

caratteristiche di progettazione sono, pertanto, incorporato nel dispositivo dal produttore

e sono le seguenti.

1) Custodia meccanicamente resistente agli urti - testata per l'impatto a 4 o 7 joule di

energia a seconda dell'applicazione.

2) Grado di protezione contro oggetti solidi e liquidi - almeno IP 54.

3) Terminali realizzati in materiale isolante di alta qualità.

4) Dispersione e distanze specifiche utilizzate per la progettazione di terminali.

5) Terminali con dispositivi di bloccaggio per garantire la connessione dei conduttori.

6) Sovradimensionamento certificato dei terminali.

7) Quantità di terminali della custodia limitato dalla progettazione.

8) Protezione contro l'eccesso di corrente del circuito.

Terminali a Sicurezza Aumentata.

I terminali installati in una custodia a Sicurezza Aumentata devono essere “componenti

certificati”. Devono essere realizzati con materiale di buona qualità come la Melanina,

Poliammide e, per applicazioni speciali, Ceramica. Questi materiali, devono avere una

buona stabilità termica, sono stati sottoposti a una "Comparative Tracking Index (CTI)

(Indice comparativo di scarica)" test per determinare il tracciato della loro resistenza.

Le seguenti definizioni sono importanti:

Interassi: La distanza minima tra due conduttori

Distanza di dispersione: La distanza più breve tra due conduttori lungo la superficie di un isolante.

Corrente di scarica: La corrente di dispersione che è passata attraverso la superficie contaminata di un isolante tra i terminali, o terminali e terra.

C.T.I.: Il valore numerico del voltaggio massimo, in volt al quale un materiale isolante resiste cioè, 100 gocce di elettrolita (generalmente cloruro di ammonio in soluzione di acqua distillata) senza inseguimento.

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Terminali a sicurezza aumentata

Criteri di test – Indice Comparativo di Scarica (CTI)

Il criterio di test di CTI è indicato nella seguente tabella. Sono considerati quattro gradi di

materiali “a”, “b”, “c” e “d”, il materiale di più alta qualità è "a" cui è sottoposta il maggior

numero di gocce di elettrolita caduta tra gli elettrodi di prova, e la più alta tensione

applicata tra gli elettrodi dalla sorgente di tensione variabile. Ogni materiale deve

resistere al numero specificato di gocce dell'elettrolito alla tensione specificata, per

essere accettabile.

Quindi, la combinazione di materiali di alta qualità e buona progettazione, che incorpora

distanze di isolamento e dispersione specifica, assicura che i terminali a Sicurezza

Aumentata hanno una maggiore resistenza di isolamento per evitare scintille d’arco.

I materiali isolanti del gruppo in accordo con la norma IEC 60112 hanno una resistenza

d’isolamento come illustrato nella sottostante tabella.

Distanza d’isolamento e dispersione

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Terminali a sicurezza aumentata

Distanza d’isolamento e dispersione

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Terminali a sicurezza aumentata

Distanze di dispersione relative alla tensione e grado di isolamento

La tabella seguente presa dalla norma BS EN60079-7 mostra le distanze di dispersione

rispetto al gruppo dei materiale e alla tensione applicata.

Tensione (vedi nota 1) U r.m.s. a.c. o d.c.

(V)

Divario massimo (mm) Divario minimo

(mm) Gruppo materiale

I II IIIa 10 (vedi nota 3) 1.6 1.6 1.6 1.6

12,5 1.6 1.6 1.6 1.6 16 1.6 1.6 1.6 1.6 20 1.6 1.6 1.6 1.6 25 1.7 1.7 1.7 1.7

32 1.8 1.8 1.8 1.8 40 1.9 2.4 3.0 1.9 50 2.1 2.6 3.4 2.1 63 2.1 2.6 3.4 2.1 80 2.2 2.8 3.6 2.2 100 2.4 3.0 3.8 2.4 125 2.5 3.2 4.0 2.5

160 3.2 4.0 5.0 3.2 200 4.0 5.0 6.3 4.0 250 5.0 6.3 8.0 5.0 320 6.3 8.0 10.0 6.0 400 8.0 10.0 12.5 6.0 500 10.0 12.5 16.0 8.0 630 12.0 16.0 20.0 10.0

800 16.0 20.0 25.0 12.0 1000 20.0 25.0 32.0 14.0 1250 22.0 26.0 32.0 18.0 1600 23.0 27.0 32.0 20.0 2000 25.0 28.0 32.0 23.0 2500 32.0 36.0 40.0 29.0 3200 40.0 45.0 50.0 36.0

4000 50.0 56.0 63.0 44.0 5000 63.0 71.0 80.0 50.0 6300 80.0 90.0 100.0 60.0 8000 100 110.0 125.0 80.0 10000 125.0 140.0 160.0 100.0

Nota 1: La tensione visualizzata è presa dalla IEC 60664-1. La tensione operativa può superare la tensione data nella tavola del 10%. Questo in base alla razionalizzazione delle tensioni di alimentazione date nella tabella 3b della IEC 60664-1. Nota 2: Il valore della distanza di divario visualizzati sono basati sulla tolleranza massima della tensione di alimentazione + 10%. Nota 3: Fino a 10V, il valore del CTI non è rilevante e i materiali che non soddisfano i requisiti per i materiali del gruppo IIIa possono essere accettati.

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Terminali a sicurezza aumentata, tipi e grandezze

I terminali sono sovradimensionati in modo che la corrente massima per le applicazioni in

Sicurezza Aumentata è quasi la metà che le applicazioni standard industriali, come

illustrato nella seguente tabella della casa produttrice per custodia costruite secondo la

BS EN50019. Questo sovradimensionamento, insieme ad altre considerazioni, assicura

che la temperatura esterna delle superfici rimanga entro i limiti prescritti. La seguente

tabella illustra anche la massima sezione del conduttore per ogni terminale.

Terminali a sicurezza aumentata

Dispositivo di blocco del terminale

E’ essenziale che il conduttore sia connesso con sicurezza al terminale per prevenire

scintille dovute a connessioni lente. La seguente illustrazione mostra come questo sia

possibile.

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Determinazione del numero dei terminali

Il numero di terminali che possono essere montati in un contenitore di taglia stabilita è

limitato.

I produttori hanno sviluppato diversi metodi a questo proposito. Essi sono:

Fattore contenitore: Il metodo usato nelle apparecchiature secondo le norme BS

4683 Parte 4 in cui la quantità di terminali è valutato

dividendo il "fattore custodia" dalla portata in corrente

certificata di un dato terminale.

Limite di carico: Simile al ”Fattore contenitore” ma usato solo in apparecchi

costruiti secondo la BS 5501 Parte 6.

Dimensionamento kelvin: Normalmente usato per applicazioni per alte correnti e

apparecchi costruiti secondo la BS 4683 parte 4 e BS 5501

Parte 6. Con questo metodo, contenitore e terminali sono

assegnati per dimensionamento in temperatura. I contenitori

sono normalmente limitati a una temperatura di 40K per un

dimensionamento T6, ma la temperatura per i terminali

dipenderà dal loro tipo, dalla corrente nominale, dalla

dimensione del conduttore associati, e dalle dimensioni del

contenitore in cui sono installati. Ciò comporta l'uso di

tabelle che sono fornite dalla casa produttrice. Una volta

che è stato stabilito il "K" del terminale, è diviso per la "K"

della custodia ottenendo il numero di terminali di un certo

tipo che possono essere installati.

Massima potenza dissipata: Questo è un metodo che sostituirà l'attuale metodo del

"carico limite" e si applica agli apparecchi costruiti secondo

le BS 5501 Parte 6 e BS EN 50 019. In questo metodo, alle

custodie sono assegnati dei coefficienti " watt di

dissipazione ", ma la valutazione dei terminali è determinata

dalla uso di un unica tabella per la custodia (fornito dal

costruttore). Questa tabella fornisce la "dissipazione in watt"

del terminale attraverso la considerazione delle dimensioni

del conduttore e della corrente di carico. Il numero dei

terminali è determinato dividendo il valore " watt di

dissipazione " per il “K” del terminale di quella custodia.

Un altro metodo usato dai costruttori è di specificare la massima corrente per polo e

anche la massima corrente per mmq.

Esempi di targhe con le suddette informazioni sono illustrate di seguito.

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Esempi di targhe

(a) Fattore contenitore (b) Carico limite

(c) Fattore contenitore (d) Massima corrente dissipata

(e) massima corrente per polo e per mmq

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Esempio di calcolo con l’utilizzo del “Carico limite”

Il "carico limite" sarà specificato nell’etichetta di certificazione di un contenitore di

sicurezza aumentata, come di seguito illustrato, e rappresenta la somma di tutte le

correnti dei circuito che la custodia è in grado di portare senza superare la temperatura di

classificazione.

Così, il numero di terminali di un certo tipo, che può essere installato in un dato involucro,

è semplicemente il "Carico Limite" diviso per la corrente del tipo di terminale a Sicurezza

Aumentata da utilizzare come dimostrato nel seguente calcolo.

Carico Limite del contenitore = 600A

Rating del morsetto SAK 2,5 Ex e = 15A

Numero di terminali SAK 2,5 =

=

= 40 terminali SAK 2,5

Dove la corrente del circuito è inferiore alla corrente certificata del terminale, è possibile

per il costruttore calcolare il numero dei terminali in base alla corrente purché non superi

il valore assegnato.

Carico Limite del contenitore = 600A

Corrente del circuito = 10A

Numero di terminali SAK 2,5 =

=

= 60 terminali SAK 2,5

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Assemblaggio terminali

Gruppo approvato di componenti di terminali

1. Guida DIN di montaggio;

2. Morsetti – componente certificato;

3. Terminale; Blocco di fissaggio terminale;

4. Manicotto distanziale;

5. Separatore;

6. Connettore trasversale in rame;

7. Viti zincate;

8. Connettore trasversale in rame;

9. Connettore trasversale in rame.

Cavallotti isolati

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Assemblaggio terminali

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Istallazione, ispezione e manutenzione

E 'essenziale che i contenitori a Sicurezza Aumentata siano installati e mantenuti in

conformità alle norme e codici di pratica, al fine di rispettare la certificazione. L'elenco

che segue indica i punti principali.

1. Il contenuto dei contenitori non vanno modificati senza consultare il costruttore.

2. Solo componenti specifici approvati vanno inseriti nei contenitori.

3. Tutti i terminali a vite, usati e disponibili, vanno stretti.

4. L’isolamento del conduttore dovrebbe estendere oltre 1 mm dall'estremità della gola

metallica del terminale.

5. Le partizioni devono essere montate ai lati del gruppo di terminali di collegamento.

6. Solo un conduttore per lato va collegato al terminale.

7. Un conduttore supplementare singolo, min 1,0 mmq, può essere collegato nel stesso

morsetto quando è utilizzato un pettine isolato.

8. Solo i conduttori di ogni ingresso cavo deve essere profilati insieme.

9. L’isolamento dei cavi deve essere adeguato per un uso ad almeno 80°C per un

classe di temperatura T5.

10. Le singole piastre di continuità di terra all'interno del contenitore di plastica devono

essere legate insieme e dadi di bloccaggio utilizzati per fissare i pressa cavi alle

piastre di continuità.

11. Quando circuiti a Sicurezza Intrinseca e aumentata occupano l0 stesso contenitore

tra i circuiti ci deve essere una distanza di almeno 50 mm.

12. Deve essere un sufficiente spazio libero tra contenitori adiacenti in modo da

permettere un adeguata installazione di cavi e pressa cavi.

13. Tutte le entrate cavi inutilizzate vanno chiuse con tappi adeguati.

14. Il programma del relativo certificato deve essere consultato prima di eseguire i fori

d’ingresso del dei cavi.

15. Gli ingressi cavo e conduit devono mantenere la protezione minima di IP 54.

16. Tutti i bulloni del coperchio e flange devono essere completamente serrati dopo

l'installazione.

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Sicurezza Aumentata EEx e motori

Questi motori sono apparente simili ai motori industriali standard e l’ispezione della targa di

certificazione/rating è usualmente necessaria per identificarli. Questi motori non sono progettati

per resistere a una esplosione interna e quindi sono progettati con speciali caratteristiche per

evitare archi, scintille ed eccessive temperature superficiali che si verificano sia internamente sia

esternamente. Le principali caratteristiche di progetto sono:

1. Speciale attenzione sui giochi concentrici e distanze tra tutte le parti rotanti;

2. Prova d'urto del telaio motore;

3. Limite di temperatura di 10°C inferiore al normale;

4. Temperatura limite delle superfici T2 e T3;

5. Il rispetto del tipico tE;

6. Speciali blocchi terminali con particolari distanze di dispersione/spazio e dispositivi di

blocco dei terminali;

7. Protezione minima d’ingresso IP54.

Nella condizione In stallo (rotore bloccato), La temperatura superficiale del rotore aumenta

normalmente più velocemente di quella dell’avvolgimento dello statore, e quindi, il coefficiente di

temperatura T va applicato su ambedue le superfici esterne e interne.

In condizioni di guasto, il motore deve intervenire entro il tempo tE indicato sulla targhetta dati del

motore.

Tempo tE

Definito come: "il tempo necessario per raggiungere la temperatura limite dalla temperatura

raggiunta in servizio normale quando circola la Corrente di avviamento IA alla massima

temperatura ambiente”.

Nel grafico illustrato a pag. 85, “OA” rappresenta la massima temperatura ambiente e “OB” la

massima temperatura raggiunta alla massima corrente nominale. Se il rotore bloccato è il

risultato di un guasto, la temperatura aumenterà velocemente verso “C” come illustrato nella 2°

parte del grafico, che è inferiore alla valutazione T del motore. Il tempo necessario a

raggiungere “C” da “B” è conosciuto come tempo tE, e durante le condizioni di guasto il

dispositivo di sovraccarico termico dell’avviatore motore deve intervenire sul motore entro

questo tempo.

I motori a Sicurezza Aumentata sono destinati solo a servizio continuo, vale a dire che non sono

adatti per applicazioni che richiedono frequenti l'avvio e arresto e / o avviamenti lunghi.

85

Determinazione del tempo tE

Temperatura limite

Temperatura limitata sia selezionando la classificazione T o la classe d’isolamento

dell'avvolgimento.

A = massima temperatura ambiente;

B = massima temperatura alla corrente nominale;

C = temperatura limite;

Q = temperatura;

1) = aumento di temperatura alla corrente nominale;

2) = aumento della temperatura a rotore bloccato;

tE = tempo compreso dalla massima temperatura (B) alla corrente nominale

alla temperatura limite (C).

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Caratteristica d’intervento di sovraccarico termico

Il sovraccarico termico sarà selezionato per l'idoneità in base alla sua caratteristica d’intervento.

Il tempo tE e il rapporto di corrente IA / IN sono influenti nella scelta del dispositivo e sono indicati

sulla targhetta del motore.

IN = corrente nominale del motore

IA = corrente a rotore bloccato

Esempio 1: IA/IN = 5 e tempo tE = 10 sec.

La caratteristica succitata arresta il motore dopo 8 secondi, che è entro il

tempo tE e quindi accettabile.

Esempio 2: IA/IN = 4,5 e tempo tE = 8 sec.

Con questi valori il tempo d’intervento è di 10 sec, che è fuori del tempo tE

assegnato al motore, quindi un dispositivo di sovraccarico con queste

caratteristiche non è utilizzabile per i valori specificati.

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BS EN 60079-17: Tavola 1: Scheda di ispezione per Ex “d”, Ex “e”, E Ex “n”

. Istallazione (D = Dettagliata, C = Semplice, V = visiva)

Controllare che:

Ex “d” Ex “e” Ex “n”

Grado d’ispezione

D C V D C V D C V

A APPARECCHI

1 L’apparecchio è adatto all’area di classificazione * * * * * * * * *

2 Il gruppo dell’apparecchio è corretto * * * * * *

3 La classe di temperatura dell’apparecchio è corretta * * * * * *

4 Il circuito d’identificazione dell’apparecchio è corretta * * *

5 Il circuito d’identificazione dell’apparecchio è disponibile * * * * * * * * *

6 Contenitore, parti in vetro e guarnizioni e/o bi componente di tenuta vetro/metallo sono soddisfacenti

* * * * * * * * *

7 Non ci sono modifiche non autorizzate * * *

8 Non ci sono modifiche non autorizzate visibili * * * * * *

9

Bulloni, dispositivi ingressi cavi (diretti e indiretti) elementi di chiusura sono di tipo corretto e completamente serrati -Controllo fisico -Controllo visivo

* * * * * *

* * *

10 Le superficie delle flange sono pulite e non danneggiate e le guarnizioni, se presenti, sono soddisfacenti

*

11 Le dimensioni dello spazio di tenuta delle flange è entro i valori massimi consentiti * *

12 Potenza della lampada, tipo e posizione sono corretti * * *

13 I collegamenti elettrici sono corretti * *

14 Le condizioni delle guarnizioni del contenitore sono soddisfacenti * *

15 I dispositivi di interruzione chiusi e ermeticamente chiusi non sono danneggiati *

16 La custodia a respirazione limitata è soddisfacente *

17 I motori di ventilatori sono sufficientemente distanti da custodie e/o coperture * * *

18 I dispositivi di respirazione di drenaggio sono soddisfacenti * * * * * *

B INSTALLAZIONE

1 Il tipo di cavo è appropriato * * *

2 Non ci sono ovvi danneggiamenti nei cavi * * * * * * * * *

3 Le tenute della canalizzazione, condotti tubi e/o conduit è soddisfacente * * * * * * * * *

4 Le caselle di bloccaggio e caselle cavo sono correttamente riempite *

5 L’integrità del sistema di conduit e l'interfaccia con il sistema misto è mantenuta * * *

6

Il collegamento di terra, incluso ogni connessione di terra supplementare è soddisfacente (esempio i collegamenti sono serrati e i conduttori sono di sezione adeguata) -Controllo fisico -Controllo visivo

* * *

* * * * * *

7 L’impedenza dell’anello di guasto (sistemi TN) o la resistenza di terra (sistemi IT) è soddisfacente

* * *

8 La resistenza d’isolamento è soddisfacente * * *

9 I dispositivi elettrici di protezione automatici lavorano entro i limiti consentiti * * *

10 I dispositivi elettrici di protezione automatici sono correttamente impostati (il riarmo automatico non è ammesso)

* * *

11 Particolari condizioni di utilizzo (se applicabile) sono soddisfatte * * *

12 I cavi inutilizzati sono correttamente terminati * * *

13 Ostacoli adiacenti a giunti flangiati a prova di esplosione sono conformi alla norma IEC 60079-14

* * *

14 Installazioni con tensione/frequenza variabili sono in accordo con la documentazione * * * * * *

C AMBIENTE

1 Le apparecchiature sono adeguatamente protette dalla corrosione, condizioni climatiche, vibrazioni e altri fattori avversi

* * * * * * * * *

2 Nessun accumulo eccessivo di polvere e sporcizia * * * * * * * * *

3 L’isolante elettrico è pulito e asciutto * *

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Nota 1: Le apparecchiature che utilizzano protezioni di tipo “d” ed “e” insieme richiedono,

durante l’ispezione, la verifica di entrambe le colonne.

Nota 2: L’utilizzo di apparecchiature di verifica elettriche, in accordo con i punti B7 e B8,

dovrebbero essere effettuate solo dopo aver adottato misure adeguate per garantire

che la zona circostante è libera di un gas o vapore infiammabile.